კადმიუმი(კადმიუმი), Cd, მენდელეევის პერიოდული სისტემის II ჯგუფის ქიმიური ელემენტი; ატომური ნომერი 48, ატომური მასა 112,40; თეთრი, მბზინავი, მძიმე, რბილი, ელასტიური ლითონი. ელემენტი შედგება 8 სტაბილური იზოტოპის ნარევისაგან მასობრივი რიცხვებით: 106 (1.215%), 108 (0.875%), 110 (12.39%), 111 (12.75%), 112 (24.07%), 113 (12.26%). ), 114 (28,86%), 116 (7,58%).
ისტორიის მინიშნება. 1817 წელს გერმანელმა ქიმიკოსმა ფ. სტრომეიერმა, ერთ-ერთი აფთიაქის გადახედვისას, აღმოაჩინა, რომ იქ არსებული თუთიის კარბონატი შეიცავდა უცნობი ლითონის ნარევს, რომელიც მჟავე ხსნარიდან ყვითელი წყალბადის სულფიდის სახით ილექებოდა. მის მიერ აღმოჩენილ ლითონს სტრომეიერმა უწოდა კადმიუმი (ბერძნულიდან kadmeia - უწმინდური თუთიის ოქსიდი, ასევე თუთიის მადანი). მისგან დამოუკიდებლად გერმანელმა მეცნიერებმა კ.ჰერმანმა, კ.კარსტენმა და ვ.მეისნერმა 1818 წელს აღმოაჩინეს კადმიუმი სილეზიის თუთიის მადნებში.
კადმიუმის განაწილება ბუნებაში.კადმიუმი იშვიათი და კვალი ელემენტია ლითოსფეროს კლარკით 1,3·10 -5% მასის მიხედვით. კადმიუმი ხასიათდება მიგრაციით ცხელ მიწისქვეშა წყლებში თუთიასთან და სხვა ქალკოფილურ ელემენტებთან ერთად და კონცენტრაციით ჰიდროთერმულ საბადოებში. მინერალური სპერერიტი ZnS ზოგან შეიცავს 0,5-1%-მდე Cd-მდე, მაქსიმუმ 5%-მდე. Greenockite CdS ნაკლებად გავრცელებულია. კადმიუმი კონცენტრირებულია საზღვაო დანალექ ქანებში - ფიქალებში (მანსფელდი, გერმანია), ქვიშაქვებში, რომლებშიც იგი ასევე ასოცირდება თუთიასთან და სხვა ქალკოფილურ ელემენტებთან. ბიოსფეროში ცნობილია კადმიუმის სამი ძალიან იშვიათი დამოუკიდებელი მინერალი - კარბონატი CdCO 3 (სტავი), ოქსიდი CdO (მონტეპონიტი) და სელენიდი CdSe.
კადმიუმის ფიზიკური თვისებები.კადმიუმის ბროლის ბადე არის ექვსკუთხა, a = 2,97311 Å, c = 5,60694 Å (25 °C-ზე); ატომური რადიუსი 1,56 Å, იონური რადიუსი Cd 2+ 1,03 Å. სიმკვრივე 8,65 გ / სმ 3 (20 ° C), t pl 320,9 ° C, t kip 767 ° C, თერმული გაფართოების კოეფიციენტი 29,8 10 -6 (25 ° C-ზე); თბოგამტარობა (0°C-ზე) 97,55 ვტ/(მ K) ან 0,233 კალ/(სმ წმ °C); სპეციფიკური თბოტევადობა (25 °C-ზე) 225,02 ჯ/(კგ K) ან 0,055 კალ/(გ °C); ელექტრული წინაღობა (20 °C-ზე) 7.4 10 -8 ohm m (7.4 10 -6 ohm სმ); ელექტრული წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტი 4.3 10 -3 (0-100 ° C). ჭიმვის სიმტკიცე 64 MN / მ 2 (6.4 კგფ / მმ 2), დრეკადობა 20%, ბრინელის სიმტკიცე 160 MN / მ 2 (16 კგფ / მმ 2).
კადმიუმის ქიმიური თვისებები. 4d 10 5s 2 ატომის გარე ელექტრონული კონფიგურაციის შესაბამისად, ნაერთებში კადმიუმის ვალენტობაა 2. კადმიუმი ბინდება ჰაერში, დაფარულია CdO ოქსიდის თხელი ფილმით, რომელიც იცავს ლითონს შემდგომი დაჟანგვისგან. ჰაერში ძლიერად გაცხელებისას კადმიუმი იწვის CdO ოქსიდში - კრისტალური ფხვნილი ღია ყავისფერიდან მუქ ყავისფერამდე, სიმკვრივე 8,15 გ/სმ 3; 700°C-ზე CdO სუბლიმირებულია დნობის გარეშე. კადმიუმი პირდაპირ ერწყმის ჰალოგენებს; ეს ნაერთები უფეროა; CdCl 2 , CdBr 2 და CdI 2 ძალიან ადვილად იხსნება წყალში (დაახლოებით 1 წილი უწყლო მარილი 1 წილ წყალში 20 ° C ტემპერატურაზე), CdF 2 უფრო რთულად იხსნება (1 ნაწილი წყალში 25 წილში). გოგირდთან ერთად კადმიუმი აყალიბებს ლიმნის-ყვითელიდან ნარინჯისფერ-წითელ CdS სულფიდს, წყალში უხსნად და განზავებულ მჟავებს. კადმიუმი ადვილად იხსნება აზოტის მჟავაში აზოტის ოქსიდების გამოყოფით და წარმოიქმნება ნიტრატი, რომელიც იძლევა ჰიდრატს Cd (NOa) 2 4H 2 O. მჟავებიდან - მარილმჟავა და განზავებული გოგირდოვანი კადმიუმი ნელ-ნელა გამოყოფს წყალბადს, როდესაც ხსნარი აორთქლდება, ქლორიდი ჰიდრატირდება. მათგან კრისტალიზდება 2CdCl 2 5H 2 O და სულფატი 3CdSO 4 8H 2 O. კადმიუმის მარილის ხსნარები მჟავეა ჰიდროლიზის გამო; კაუსტიკური ტუტეები აგროვებენ მათგან თეთრ ჰიდროქსიდს Cd (OH) 2, უხსნად რეაგენტზე ჭარბად; თუმცა, Cd (OH) 2-ზე კონცენტრირებული ტუტე ხსნარების მოქმედებით, მიიღეს ჰიდროქსოკადმატები, მაგალითად Na 2. Cd 2+ კატიონი ადვილად აყალიბებს კომპლექსურ იონებს ამიაკით 2+ და ციანთან 2- და 4-. ცნობილია მრავალი ძირითადი, ორმაგი და რთული კადმიუმის მარილი. კადმიუმის ნაერთები შხამიანია; განსაკუთრებით საშიშია მისი ოქსიდის ორთქლის შესუნთქვა.
კადმიუმის მიღება.კადმიუმი მიიღება თუთიის, ტყვია-თუთიის და სპილენძ-თუთიის მადნების გადამუშავების ქვეპროდუქტებიდან. ეს პროდუქტები (შეიცავს 0,2-7% კადმიუმს) მუშავდება განზავებული გოგირდის მჟავით, რომელიც ხსნის კადმიუმის და თუთიის ოქსიდებს. თუთიის მტვერით ხსნარიდან კადმიუმი დალექილია; სპონგური ნარჩენი (კადმიუმის და თუთიის ნარევი) იხსნება განზავებულ გოგირდმჟავაში და კადმიუმი იზოლირებულია ამ ხსნარის ელექტროლიზით. ელექტროლიტური კადმიუმი დნება კაუსტიკური სოდის ფენის ქვეშ და ყრიან ჩხირებად; ლითონის სისუფთავე - არანაკლებ 99,98%.
კადმიუმის გამოყენება.მეტალის კადმიუმი გამოიყენება ბირთვულ რეაქტორებში, ანტიკოროზიული და დეკორატიული საფარისთვის და ბატარეებში. კადმიუმი ემსახურება როგორც ზოგიერთი ტარების შენადნობის საფუძველს, არის დაბალი დნობის შენადნობების ნაწილი (მაგალითად, ვუდის შენადნობი). დაბალი დნობის შენადნობები გამოიყენება შუშის ლითონთან შედუღებისთვის, ავტომატურ ცეცხლმაქრებში, თაბაშირის ფორმებში თხელი და რთული ჩამოსხმისთვის და სხვა. კადმიუმის სულფიდი (კადმიუმის ყვითელი) - საღებავი ფერწერისთვის. კადმიუმის სულფატი და ამალგამი გამოიყენება ვესტონის ნორმალურ უჯრედში.
კადმიუმი ორგანიზმში.მცენარეებში კადმიუმის შემცველობა 10 -4% (მშრალ ნივთიერებაზე); ზოგიერთ ცხოველში (სპონგები, კოელენტერატები, ჭიები, ექინოდერმები და ტუნიკები) - 4-10 -5 - 3-10 -3% მშრალი ნივთიერება. გვხვდება ყველა ხერხემლიანში. ღვიძლი ყველაზე მდიდარია კადმიუმით. კადმიუმი გავლენას ახდენს ნახშირწყლების მეტაბოლიზმზე, ღვიძლში ჰიპური მჟავას სინთეზზე და გარკვეული ფერმენტების აქტივობაზე.
განმარტება
კადმიუმიპერიოდული ცხრილის ორმოცდამერვე ელემენტია. აღნიშვნა - Cd ლათინური "cadmium". მეხუთე პერიოდში განლაგებულია IIB ჯგუფი. ეხება ლითონებს. ძირითადი გადასახადი არის 48.
თავისი თვისებებით კადმიუმი თუთიის მსგავსია და ჩვეულებრივ გვხვდება თუთიის მადნებში მინარევის სახით. ბუნებაში გავრცელების მხრივ ის მნიშვნელოვნად ჩამოუვარდება თუთიას: დედამიწის ქერქში კადმიუმის შემცველობა მხოლოდ დაახლოებით 10-5% (წონა).
კადმიუმი არის ვერცხლისფერი თეთრი (სურ. 1), რბილი, ელასტიური, ელასტიური ლითონი. ძაბვების სერიაში ის თუთიაზე შორს არის, მაგრამ წყალბადს უსწრებს და ანაცვლებს ბოლო მჟავებს. ვინაიდან Cd (OH) 2 არის სუსტი ელექტროლიტი, კადმიუმის მარილები ჰიდროლიზდება და მათი ხსნარები მჟავეა.
ბრინჯი. 1. კადმიუმი. გარეგნობა.
კადმიუმის ატომური და მოლეკულური წონა
ნივთიერების შედარებითი მოლეკულური წონა(M r) არის რიცხვი, რომელიც აჩვენებს, რამდენჯერ აღემატება მოცემული მოლეკულის მასას ნახშირბადის ატომის მასის 1/12-ზე და ელემენტის ფარდობითი ატომური მასა(A r) - რამდენჯერ მეტია ქიმიური ელემენტის ატომების საშუალო მასა ნახშირბადის ატომის მასის 1/12-ზე.
ვინაიდან კადმიუმი თავისუფალ მდგომარეობაში არსებობს Cd მოლეკულების ერთატომის სახით, მისი ატომური და მოლეკულური მასების მნიშვნელობები ემთხვევა ერთმანეთს. ისინი უდრის 112.411-ს.
კადმიუმის იზოტოპები
ცნობილია, რომ ბუნებაში კადმიუმი გვხვდება რვა სტაბილური იზოტოპის სახით, რომელთაგან ორი რადიოაქტიურია (113 Cd, 116 Cd): 106 Cd, 108 Cd, 110 Cd, 111 Cd, 112 Cd და 114 Cd. მათი მასობრივი რიცხვია 106, 108, 110, 111, 112, 113, 114 და 116 შესაბამისად. კადმიუმის იზოტოპის 106 Cd ატომის ბირთვი შეიცავს ორმოცდარვა პროტონს და ორმოცდათვრამეტი ნეიტრონს, ხოლო დანარჩენი იზოტოპები მისგან განსხვავდება მხოლოდ ნეიტრონების რაოდენობით.
კადმიუმის იონები
კადმიუმის ატომის გარე ენერგეტიკულ დონეზე არის ორი ვალენტური ელექტრონი:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 .
ქიმიური ურთიერთქმედების შედეგად კადმიუმი თმობს თავის ვალენტურ ელექტრონებს, ე.ი. არის მათი დონორი და იქცევა დადებითად დამუხტულ იონად:
Cd 0 -2e → Cd 2+.
კადმიუმის მოლეკულა და ატომი
თავისუფალ მდგომარეობაში კადმიუმი არსებობს Cd მოლეკულების ერთატომის სახით. აქ არის რამოდენიმე თვისება, რომელიც ახასიათებს კადმიუმის ატომს და მოლეკულას:
კადმიუმის შენადნობები
კადმიუმი შედის როგორც კომპონენტი ზოგიერთ შენადნობში. მაგალითად, სპილენძის შენადნობები, რომლებიც შეიცავს დაახლოებით 1% კადმიუმს (კადმიუმის ბრინჯაო) გამოიყენება ტელეგრაფის, ტელეფონის, ტროლეიბუსის მავთულხლართების დასამზადებლად, რადგან ამ შენადნობებს აქვთ უფრო დიდი სიმტკიცე და აცვიათ წინააღმდეგობა, ვიდრე სპილენძი. რამდენიმე მსუბუქი შენადნობები, როგორიცაა ავტომატური ხანძარსაწინააღმდეგო საშუალებები, შეიცავს კადმიუმს.
პრობლემის გადაჭრის მაგალითები
მაგალითი 1
მაგალითი 2
| ვარჯიში | რა კომპლექსი ჭარბობს ხსნარში, რომელიც შეიცავს 1×10 -2 M კადმიუმს (II) და 1 M ამიაკს? |
| გადაწყვეტილება | კადმიუმის იონების და ამიაკის შემცველ ხსნარში დამყარებულია შემდეგი წონასწორობა: Cd 2+ + NH 3 ↔Cd (NH 3) 2+; Cd (NH 3) 2+ + NH 3 ↔ Cd (NH 3) 2 2+; Cd (NH 3) 3 2+ + NH 3 ↔ Cd (NH 3) 4 2+. საძიებო ცხრილებიდან b 1 = 3,24×10 2 , b 2 = 2,95×10 4 , b 3 = 5,89×10 5 , b 4 = 3,63×10 6 . იმის გათვალისწინებით, რომ c(NH 3) >> c(Cd), ჩვენ ვვარაუდობთ, რომ \u003d c (NH 3) \u003d 1M. ჩვენ ვიანგარიშებთ 0-ს: |
კადმიუმი - იშვიათი ტოქსიკური და უცნობია
ვერცხლის საშიში ლითონის ფართო ასორტიმენტი
ტოქსიკური და შხამიანი ქვები და მინერალები
კადმიუმი(ლათინური Cadmium, აღინიშნება სიმბოლო Cd) არის ელემენტი ატომური ნომრით 48 და ატომური მასა 112,411. ეს არის მეორე ჯგუფის მეორადი ქვეჯგუფის ელემენტი, ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის მეხუთე პერიოდი D.I. მენდელეევი. ნორმალურ პირობებში, მარტივი ნივთიერება კადმიუმი არის მძიმე (სიმკვრივე 8,65 გ/სმ3 - ურანზე მსუბუქი) რბილი ელასტიური დრეკადი გარდამავალი ლითონი. ვერცხლისფერი თეთრიფერები (არ შთანთქავს ხორცს, როგორც უკრაინის ჟიტომირის რაიონის "კერბერსკის ქვა" - არა ურანის ოქსიდი პიჩბლენდი, ყავისფერი საშიში ქვა). სურათზე - კადმიუმის სულფიდი, გრინოკიტი(მიწის ქერქი ყვითელიფერები).
ბუნებრივი კადმიუმი შედგება რვა იზოტოპისგან, რომელთაგან ექვსი სტაბილურია: 106Cd (იზოტოპების სიმრავლე 1.22%), 108Cd (0.88%), 110Cd (12.39%), 111Cd (12.75%), 112Cd (24, 07.8%). %). რადიოაქტიურობა გამოვლინდა ორი სხვა ბუნებრივი იზოტოპისთვის: 113Cd (იზოტოპური სიმრავლე 12,22%, β-დაშლა ნახევარგამოყოფის პერიოდით 7,7∙1015 წელი) და 116Cd (იზოტოპური სიმრავლე 7,49%, ორმაგი β-დაშლა ნახევარგამოყოფის პერიოდით ♈ 3. 1019 წელი).
პერიოდული სისტემის კადმიუმი ნაწილობრივ აღწერა გერმანელმა პროფესორმა ფრიდრიხ სტრომეიერმა 1817 წელს (გამოირჩევა თუთიისგან). მაგდებურგის ფარმაცევტებმა თუთიის ოქსიდის ZnO შემცველი პრეპარატების შესწავლისას ეჭვობდნენ მათში დარიშხანის (სულფიდის დაჟანგვის კატალიზატორი) არსებობას. ვინაიდან თუთიის ოქსიდი შედის ბევრ მალამოში, ფხვნილში და ემულსიაში, რომელიც გამოიყენება კანის სხვადასხვა დაავადებისთვის, ინსპექტორებმა კატეგორიულად აკრძალეს საეჭვო წამლების გაყიდვა.
ბუნებრივია, მედიკამენტების მწარმოებელმა, თავისი პირადი ინტერესების დაცვით, ექსპერტიზა მოითხოვა. სტრომეიერი მოქმედებდა როგორც ექსპერტი. მან გამოყო ყავისფერ-ყავისფერი ოქსიდი ZnO-სგან, წყალბადით შეამცირა და მიიღო ვერცხლისფერ-თეთრი ლითონი, რომელსაც უწოდა "კადმიუმი" (ბერძნულიდან kadmeia - თუთიის ოქსიდი, ასევე თუთიის მადანი). პროფესორ სტრომეიერის მიუხედავად, კადმიუმი აღმოაჩინა სილეზიურ თუთიის მადნებში (სატელიტი) მეცნიერთა ჯგუფმა - კ.ჰერმანმა, კ.კარსტენმა და ვ.მეისნერმა 1818 წელს.
კადმიუმი შთანთქავს ნელ ნეიტრონებს, ამიტომ კადმიუმის ღეროები გამოიყენება ბირთვულ რეაქტორებში ჯაჭვური რეაქციის სიჩქარის გასაკონტროლებლად (ChNPP). კადმიუმი გამოიყენება ტუტე ბატარეებში და შედის როგორც კომპონენტი ზოგიერთ შენადნობაში. მაგალითად, სპილენძის შენადნობები, რომლებიც შეიცავს დაახლოებით 1% Cd-ს (კადმიუმის ბრინჯაოს) გამოიყენება ტელეგრაფის, ტელეფონის, ტროლეიბუსის და ტრამვაის მავთულის, მეტროს კაბელების დასამზადებლად, რადგან ამ შენადნობებს აქვთ უფრო დიდი სიმტკიცე და აცვიათ წინააღმდეგობა, ვიდრე სპილენძი.
გრინოკიტი (ყვითელი დოპი) კალციტზე. იუნანი, ჩინეთი. 7x5 სმ ფოტო: ა.ა. ევსეევი.
კადმიუმს შეიცავს რამდენიმე დნებადი შენადნობები, როგორიცაა ცეცხლმაქრებში გამოყენებული. გარდა ამისა, კადმიუმი არის უხარისხო საიუველირო შენადნობების ნაწილი (შედუღება ამალგამის კომპონენტის აორთქლების შემდეგ ამალგამის შენადნობებისგან, რომლებიც ადიდებულია ტემპერატურის გამო და აკრძალულია ღია გაყიდვაში - ოქროს, ვერცხლის და პლატინის ამალგამები ტოქსიკური ვერცხლისწყლით).
ეს ლითონი გამოიყენება ფოლადის ნაწარმის კადმიუმით მოსაწყობად, რადგან მის ზედაპირზე ატარებს ოქსიდის ფენას, რომელსაც აქვს დამცავი ეფექტი. ფაქტია, რომ ზღვის წყალში და უამრავ სხვა მედიაში, კადმიუმის საფარი უფრო ეფექტურია, ვიდრე გალავანი. კადმიუმს ჰომეოპათიური (ძირითადი მკურნალობა ბალახებით და მიკროდოზებით - ე.წ. "ბიოლოგიურად აქტიური დანამატები საკვებში" - დიეტური დანამატები და ცხოველების საკვებში) მედიცინაში გამოყენების დიდი ისტორია აქვს. კადმიუმის ნაერთებმა ასევე იპოვეს ფართო გამოყენება - კადმიუმის სულფიდი გამოიყენება ყვითელი საღებავისა და ფერადი სათვალეების დასამზადებლად, ხოლო კადმიუმის ფტორბორატი არის ნაკადი, რომელიც გამოიყენება ალუმინის და სხვა ლითონების შესადუღებლად.
კადმიუმი გვხვდება ხერხემლიანთა სხეულში (ძვლები, ლიგატები, მყესები და კუნთები), დადგენილია, რომ ის გავლენას ახდენს ნახშირბადის მეტაბოლიზმზე, რიგი ფერმენტების აქტივობაზე და ღვიძლში ჰიპური მჟავას სინთეზზე. თუმცა, კადმიუმის ნაერთები შხამიანია და თავად ლითონი კანცეროგენია. განსაკუთრებით საშიშია კადმიუმის ოქსიდის CdO ორთქლის შესუნთქვა, ფატალური შემთხვევები არცთუ იშვიათია. კადმიუმის შეღწევა კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში ასევე საზიანოა, მაგრამ სასიკვდილო მოწამვლის შემთხვევები არ დაფიქსირებულა, სავარაუდოდ ეს გამოწვეულია იმით, რომ სხეული ცდილობს ტოქსინის მოცილებას (ღებინება).
ბიოლოგიური თვისებები
გამოდის, რომ კადმიუმი არის თითქმის ყველა ცოცხალ ორგანიზმში - ხმელეთის კადმიუმის შემცველობა დაახლოებით 0,5 მგ 1 კგ მასაზე, ზღვის ორგანიზმებში (სპონგები, კოელენტერატები, ექინოდერმები, წყნარი ოკეანის ჭიები) - 0,15-დან 3-მდე. მგ/კგ, მცენარეებში კადმიუმის შემცველობა არის დაახლოებით 10-4% (მშრალ ნივთიერებაზე). ცოცხალ ორგანიზმებში კადმიუმის არსებობის მიუხედავად, მისი სპეციფიკური ფიზიოლოგიური მნიშვნელობა ბოლომდე არ არის დადგენილი (ზრდის ჰორმონი). მეცნიერებმა შეძლეს გაარკვიონ, რომ ეს ელემენტი გავლენას ახდენს ნახშირწყლების მეტაბოლიზმზე, ღვიძლში ჰიპური მჟავას სინთეზზე, მთელი რიგი ფერმენტების აქტივობაზე, აგრეთვე ორგანიზმში თუთიის, სპილენძის, რკინისა და კალციუმის მეტაბოლიზმზე (საყვარელი ქვა). ბოდიბილდერები, რომლებიც ზრდის კუნთების მასას და ამაგრებენ ძვლებს სპორტში - მიკროდოზებით).
გრინოკიტი (ყვითელი). ხვეული ვულკანი, დაახლოებით. იტურუპი, კურილის კუნძულები, რუსეთი. ფოტო: ა.ა. ევსეევი.
შეიძლება გაიცეს ტალკზე, გოგირდზე და სხვა გრინოქტიტის მსგავს მინერალებზე
არსებობს ვარაუდი, რომელსაც მხარს უჭერს კვლევა, რომ საკვებში კადმიუმის მიკროსკოპული რაოდენობა ძუძუმწოვრების სხეულის ზრდის სტიმულირებას ახდენს. ამ მიზეზით, მეცნიერები დიდი ხანია აფასებენ კადმიუმს, როგორც პირობითად აუცილებელ მიკროელემენტს, ანუ სასიცოცხლო, მაგრამ ტოქსიკურია გარკვეული დოზებით. ჯანმრთელი ადამიანის ორგანიზმი მცირე რაოდენობით შეიცავს კადმიუმს. მღეროდა ძველ ბერძნულ და რომაულ ეპოსში - კადმეუსი(ადგილი შხამით ვაჭრობაევროპის სამხრეთ-აღმოსავლეთში („ფარი ცარეგრადის კარიბჭეზე“, სტამბოლი), საბერძნეთში (პორტიკები და ამფითეატრები) და ხმელთაშუა ზღვაში თურქეთთან – ნარკოტიკი). Ზე ჟარგონიმაღაროელები და ქვის მაღაროელები კადმიუმიმოუწოდა " გველის შხამი" (ჟარგონი).
კადმიუმი ერთ-ერთი ყველაზე დიდია ტოქსიკური მძიმე ლითონები- რუსეთში (მეტროლოგია) მიეკუთვნება მე-2 საშიშროების კლასს - უაღრესად სახიფათო ნივთიერებებს - რომლებიც მოიცავს ანტიმონს, სტრონციუმს, ფენოლს და სხვა ტოქსიკურ ნივთიერებებს (ექვივალენტური ADR სახიფათო ტვირთი N 6 - შხამი, თავის ქალა და ჯვარედინი ძვლები რომბში). რუსეთის ფედერაციის ბიულეტენი გარემოსდაცვითი უსაფრთხოებისა და შხამის ტრანსპორტირების ტექნოლოგიების შესახებ "ქიმიური უსაფრთხოების პრობლემები" დათარიღებული 1999 წლის 29 აპრილს, კადმიუმი ჩანს, როგორც "ყველაზე საშიში ეკოტოქსიკატი ათასწლეულის მიჯნაზე"!
სხვა მძიმე მეტალების მსგავსად, კადმიუმი კუმულაციური შხამია, ანუ მას შეუძლია ორგანიზმში დაგროვება - მისი ნახევარგამოყოფის პერიოდი 10-დან 35 წლამდეა. ორმოცდაათი წლის ასაკში ადამიანის ორგანიზმს შეუძლია 30-დან 50 მგ-მდე კადმიუმის დაგროვება. ადამიანის ორგანიზმში კადმიუმის მთავარი „საწყობები“ არის თირკმელები, რომლებიც შეიცავს ორგანიზმში ამ ლითონის მთლიანი რაოდენობის 30-დან 60%-მდე და ღვიძლი (20-25%). კადმიუმის ნაკლებად დაგროვება შეუძლიათ: პანკრეასი, ელენთა, მილაკოვანი ძვლები და სხვა ორგანოები და ქსოვილები. კადმიუმი მცირე რაოდენობით არის სისხლშიც კი. თუმცა, ტყვიისა და ვერცხლისწყლისგან განსხვავებით, კადმიუმი არ ხვდება ტვინში.
უმეტესწილად, კადმიუმი ორგანიზმში შეკრულ მდგომარეობაშია - ცილა მეტალოთიონეინთან ერთად - ეს არის ერთგვარი დამცავი მექანიზმი, სხეულის რეაქცია მძიმე მეტალის არსებობაზე. ამ ფორმით კადმიუმი ნაკლებად ტოქსიკურია, თუმცა, შეკრულობის დროსაც კი არ ხდება უვნებელი - წლების განმავლობაში დაგროვებამ ამ ლითონმა შეიძლება გამოიწვიოს თირკმელების ფუნქციის დარღვევა და თირკმლის კენჭების გაჩენის ალბათობა. ბევრად უფრო საშიშია კადმიუმი, რომელიც იონურ ფორმაშია, რადგან ის ქიმიურად ძალიან ახლოს არის თუთიასთან და შეუძლია შეცვალოს იგი ბიოქიმიურ რეაქციებში, მოქმედებს როგორც ფსევდოაქტივატორი ან, პირიქით, თუთიის შემცველი ცილების და ფერმენტების ინჰიბიტორი.
კადმიუმი უერთდება ცოცხალი ორგანიზმის უჯრედების ციტოპლაზმურ და ბირთვულ მასალას და აზიანებს მათ, ცვლის მრავალი ჰორმონისა და ფერმენტის აქტივობას, რაც აიხსნება სულფჰიდრილის (-SH) ჯგუფების შეკავშირების უნარით. გარდა ამისა, კადმიუმს, კალციუმის და კადმიუმის იონური რადიუსების სიახლოვის გამო, შეუძლია შეცვალოს კალციუმი ძვლოვან ქსოვილში. იგივე სიტუაციაა რკინასთან დაკავშირებით, რომლის ჩანაცვლებაც კადმიუმს შეუძლია. ამ მიზეზით, ორგანიზმში კალციუმის, თუთიის და რკინის ნაკლებობამ შეიძლება გამოიწვიოს კუჭ-ნაწლავის ტრაქტიდან კადმიუმის შეწოვის გაზრდა 15-20%-მდე. ითვლება, რომ კადმიუმის უვნებელი დღიური დოზა ზრდასრული ადამიანისთვის არის 1 მკგ კადმიუმი 1 კგ სხეულის მასაზე, დიდი რაოდენობით კადმიუმი უკიდურესად სახიფათოა ჯანმრთელობისთვის.
როგორია კადმიუმის და მისი ნაერთების ორგანიზმში შეყვანის მექანიზმები? მოწამვლა ხდება კადმიუმის შემცველი ნარჩენებით დაბინძურებული სასმელი წყლის (სასმელი წყლის მაქსიმალური კონცენტრაციის ზღვარი 0,01 მგ/ლ), აგრეთვე ნავთობგადამამუშავებელი ქარხნებისა და მეტალურგიული საწარმოების მახლობლად მდებარე მიწებზე მზარდი ბოსტნეულის და მარცვლეულის ჭამის დროს. განსაკუთრებით საშიშია ასეთი ტერიტორიებიდან სოკოს გამოყენება, რადგან ზოგიერთი ინფორმაციის თანახმად, მათ შეუძლიათ საკუთარი წონის კგ-ზე 100 მგ-ზე მეტი კადმიუმის დაგროვება. მოწევა არის ორგანიზმში კადმიუმის შეყვანის კიდევ ერთი წყარო, როგორც თავად მწეველის, ისე მის გარშემო მყოფი ადამიანების, რადგან ლითონი თამბაქოს კვამლშია.
კადმიუმის ქრონიკული მოწამვლის დამახასიათებელი ნიშნებია, როგორც ზემოთ აღინიშნა, თირკმლის დაზიანება, კუნთების ტკივილი, ძვლოვანი ქსოვილის დესტრუქცია და ანემია. კადმიუმით მწვავე კვებითი მოწამვლა ხდება მაშინ, როდესაც დიდი დოზები მიიღება საკვებთან ერთად (15-30 მგ) ან წყალთან ერთად (13-15 მგ). ამავდროულად, შეინიშნება მწვავე გასტროენტერიტის ნიშნები - ღებინება, ტკივილი და კრუნჩხვები ეპიგასტრიკულ რეგიონში, თუმცა მეცნიერებისთვის უცნობია კადმიუმის ნაერთებით სასიკვდილო მოწამვლის შემთხვევები, რომლებიც საკვებთან ერთად შევიდა, მაგრამ ჯანმო-ს შეფასებით, ლეტალური ერთჯერადი დოზა შეიძლება იყოს 350-3500 მგ.
გაცილებით საშიშია კადმიუმის მოწამვლა მისი ორთქლის (CdO) ან კადმიუმის შემცველი მტვრის ინჰალაციის გზით (როგორც წესი, ეს ხდება კადმიუმის გამოყენებასთან დაკავშირებულ ინდუსტრიებში) - თხევადი ვერცხლისწყლისა და წითელი ცინაბარის მსგავსი (ტოქსიკურობით). ასეთი მოწამვლის სიმპტომებია ფილტვის შეშუპება, თავის ტკივილი, გულისრევა ან ღებინება, შემცივნება, სისუსტე და ფაღარათი (დიარეა). ასეთი მოწამვლის შედეგად დაფიქსირდა სიკვდილიანობა.
კადმიუმის მოწამვლის ანტიდოტი არის სელენი, რომელიც ხელს უწყობს კადმიუმის შეწოვის შემცირებას (ისინი მუშაობენ ქსეროქსისა და პრინტერებზე თანამედროვე მონაცემთა ცენტრებში და ავსებენ კარტრიჯებს საოფისე აღჭურვილობისთვის). თუმცა, სელენის დაბალანსებული მიღება მაინც საჭიროა, ეს იმის გამო ხდება, რომ ორგანიზმში მისი ჭარბი რაოდენობა იწვევს გოგირდის შემცველობის შემცირებას (აყალიბებს გოგირდის გოგირდს - აკავშირებს მას) და ეს აუცილებლად გამოიწვევს იმ ფაქტს, რომ კადმიუმი კვლავ შეიწოვება ორგანიზმის მიერ.
Საინტერესო ფაქტები
დადგენილია, რომ ერთი სიგარეტი შეიცავს 1-დან 2 მიკროგრამამდე კადმიუმს. გამოდის, რომ ადამიანი, რომელიც ეწევა ერთ კოლოფ სიგარეტს დღეში (20 ც.) იღებს დაახლოებით 20 მიკროგრამ კადმიუმს! საშიშროება მდგომარეობს იმაში, რომ კადმიუმის შეწოვა ხდება ფილტვებში მაქსიმუმ- 10-დან 20%-მდე, მაშასადამე, მწეველის ორგანიზმში სიგარეტის თითოეულ კოლოფთან ერთად შეიწოვება 2-დან 4 მიკროგრამამდე კადმიუმი! თამბაქოს კვამლში შემავალი ნიკოტინის კანცეროგენული მოქმედება, როგორც წესი, დაკავშირებულია კადმიუმის არსებობასთან და მას ნახშირბადის ფილტრებითაც კი არ იკავებენ - ფილტვის კიბო.
კადმიუმის ქრონიკული მოწამვლის მაგალითი მრავალი ფატალური შედეგით იყო აღწერილი 1950-იანი წლების ბოლოს. იაპონიის ტერიტორიაზე დაფიქსირდა დაავადების შემთხვევები, რომელსაც ადგილობრივები უწოდებდნენ "itai-itai" ("იტალიური დაავადება"), რომელიც ასევე შეიძლება ითარგმნოს ადგილობრივ დიალექტზე, როგორც "ოჰ, როგორ მტკივა!" (მოწამვლა). დაავადების სიმპტომები იყო წელის ძლიერი ტკივილი, რომელიც, როგორც მოგვიანებით გაირკვა, გამოწვეული იყო თირკმლის შეუქცევადი დაზიანებით; კუნთების ძლიერი ტკივილი. დაავადების ფართო გავრცელება და მისი მძიმე მიმდინარეობა გამოწვეული იყო იმდროინდელი იაპონიის მაღალი გარემოს დაბინძურებით და იაპონელების სპეციფიკური დიეტით (ბრინჯი და ზღვის პროდუქტები აგროვებს დიდი რაოდენობით კადმიუმს). აღმოჩნდა, რომ ისინი, ვინც ამ დაავადებით დაავადდნენ, ყოველდღიურად მოიხმარდნენ დაახლოებით 600 მიკროგრამ კადმიუმს!
იმისდა მიუხედავად, რომ კადმიუმი ერთ-ერთ ყველაზე ტოქსიკურ ნივთიერებად არის აღიარებული, მას მედიცინაშიც ჰპოვა გამოყენება! ამრიგად, გულის უკმარისობით დაავადებული პაციენტის გულმკერდში ჩასმული ნიკელ-კადმიუმის ბატარეა ენერგიით უზრუნველყოფს გულის მექანიკურ სტიმულატორს. ასეთი ბატარეის მოხერხებულობა იმაში მდგომარეობს, რომ პაციენტს არ უწევს საოპერაციო მაგიდაზე დაწოლა მის დასატენად ან შესაცვლელად. ბატარეის უწყვეტი მუშაობისთვის საკმარისია კვირაში ერთხელ სპეციალური მაგნიტიზებული ქურთუკის ტარება სულ რაღაც საათნახევრის განმავლობაში.
კადმიუმი გამოიყენება ჰომეოპათიაში, ექსპერიმენტულ მედიცინაში, ახლახან კი გამოიყენება ახალი კიბოს საწინააღმდეგო საშუალებების შესაქმნელად.
ხის ლითონის შენადნობი, რომელიც შეიცავს 50% ბისმუტს, 12,5% კალას, 25% ტყვიას, 12,5% კადმიუმს, შეიძლება დნება მდუღარე წყალში. შენადნობი გამოიგონა 1860 წელს ინჟინერმა ბ.ვუდმა) რამდენიმე საინტერესო ფაქტი უკავშირდება. ეს დაბალი დნობის შენადნობი: ჯერ ერთი, ვუდის შენადნობის კომპონენტების პირველი ასოები ქმნიან აბრევიატურას "WAX" და მეორეც, გამოგონება ასევე მიეკუთვნება ბ.ვუდის სახელს - ამერიკელ ფიზიკოსს რობერტ უილიამს ვუდს, რომელიც დაიბადა რვა წლის შემდეგ. ( თანატოლები იბრძოდნენ VAK-ში).
არც ისე დიდი ხნის წინ, პერიოდული სისტემის კადმიუმი პოლიციისა და სასამართლო ექსპერტიზის „იარაღში“ შევიდა: შესამოწმებელ ზედაპირზე დეპონირებული კადმიუმის ყველაზე თხელი ფენის დახმარებით შესაძლებელია ადამიანის თითის ანაბეჭდების იდენტიფიცირება.
მეცნიერებმა დაადგინეს ასეთი საინტერესო ფაქტი: კადმიუმის კალას სოფლის ატმოსფეროში გაცილებით დიდი კოროზიის წინააღმდეგობა აქვს, ვიდრე ინდუსტრიული ტერიტორიების ატმოსფეროში. ასეთი საფარი განსაკუთრებით სწრაფად იშლება, თუ ჰაერში გაიზარდა გოგირდის ან გოგირდის ანჰიდრიდების შემცველობა.
1968 წელს აშშ-ს ერთ-ერთმა ჯანდაცვის წარმომადგენელმა (დოქტორმა კეროლმა) აღმოაჩინა პირდაპირი კავშირი გულ-სისხლძარღვთა დაავადებებით გამოწვეული სიკვდილიანობასა და ატმოსფეროში კადმიუმის შემცველობას შორის. ასეთ დასკვნამდე ის 28 ქალაქის მონაცემების გაანალიზებით მივიდა. ოთხ მათგანში - ნიუ-იორკში, ჩიკაგოში, ფილადელფიასა და ინდიანაპოლისში - ჰაერში კადმიუმის შემცველობა სხვა ქალაქებთან შედარებით მაღალი იყო; ასევე მაღალი იყო გულის დაავადებით გამოწვეული სიკვდილიანობის წილი.
ატმოსფეროში, წყალსა და ნიადაგში კადმიუმის გამონაბოლქვის შეზღუდვის "სტანდარტული" ზომების გარდა (საწარმოებში ფილტრები და გამწმენდები, ასეთი საწარმოებიდან საცხოვრებლისა და მოსავლის მინდვრების ამოღება), მეცნიერები ასევე ავითარებენ ახალ - პერსპექტიულს. ასე რომ, მეცნიერებმა მდინარე მისისიპის ყურეში დარგეს წყლის ჰიაცინტები, თვლიდნენ, რომ მათი დახმარებით შესაძლებელი იქნებოდა წყლის გაწმენდა ისეთი ელემენტებისაგან, როგორიცაა კადმიუმი და ვერცხლისწყალი.
ამბავი
ისტორიამ ბევრი „აღმოჩენა“ იცის, რომელიც ფიქტიური შემოწმებების, მიმოხილვისა და გადასინჯვის დროს გაკეთდა. თუმცა, ასეთი აღმოჩენები უფრო კრიმინალური ხასიათისაა, ვიდრე მეცნიერული. და მაინც იყო ასეთი შემთხვევა, როდესაც დაწყებულმა გადახედვამ საბოლოოდ გამოიწვია ახალი ქიმიური ელემენტის აღმოჩენა. ეს მოხდა გერმანიაში მე-19 საუკუნის დასაწყისში. რაიონულმა ექიმმა რ. როლოვმა შეამოწმა თავისი რაიონის აფთიაქები, აუდიტის დროს - მაგდებურგის მახლობლად მდებარე რიგ აფთიაქებში - აღმოაჩინა თუთიის ოქსიდი, რომლის გამოჩენამ გამოიწვია ეჭვი და ვარაუდი, რომ შეიცავს დარიშხანს (ფარმაკოლიტს). ვარაუდების დასადასტურებლად როლოვმა ამოღებული პრეპარატი მჟავაში გახსნა და წყალბადის სულფიდის ხსნარში გადაიტანა, რამაც გამოიწვია ყვითელი ნალექის დალექვა, დარიშხანის სულფიდის მსგავსი. ყველა საეჭვო წამალი - მალამოები, ფხვნილები, ემულსიები, ფხვნილები - სასწრაფოდ ამოიღეს გაყიდვიდან.
ასეთმა ნაბიჯმა აღაშფოთა შენბეკში მდებარე ქარხნის მფლობელი, რომელიც აწარმოებდა როლოვის მიერ უარყოფილ ყველა წამალს. ამ ბიზნესმენმა - ჰერმანმა, პროფესიით ქიმიკოსი, ჩაატარა საქონლის საკუთარი ექსპერტიზა. ცდილობდა დარიშხანის აღმოსაჩენად იმ დროისთვის ცნობილი ექსპერიმენტების მთელი არსენალი, ის დარწმუნდა, რომ მისი პროდუქტები ამ მხრივ სუფთა იყო და რკინა, რამაც აუდიტორი დააბნია, თუთიის ოქსიდის ყვითელ ფერს აძლევდა.
როლოვს და ჰანოვერის მიწის ხელისუფლებას თავისი ექსპერიმენტების შედეგების შეტყობინებით, ჰერმანმა მოითხოვა დამოუკიდებელი ექსპერტიზა და მისი პროდუქტის სრული „რეაბილიტაცია“. შედეგად, გადაწყდა გაერკვია პროფესორ სტრომეიერის აზრი, რომელიც ხელმძღვანელობდა გეტინგენის უნივერსიტეტის ქიმიის განყოფილებას და პარალელურად ეკავა ჰანოვერის ყველა აფთიაქის გენერალური ინსპექტორის თანამდებობა. ბუნებრივია, სტრომეიერს გადამოწმებისთვის გაგზავნეს არა მხოლოდ თუთიის ოქსიდი, არამედ სხვა თუთიის პრეპარატები შენებეკის ქარხნიდან, მათ შორის თუთიის კარბონატი, საიდანაც მიიღეს ეს ოქსიდი.
თუთიის კარბონატის ZnCO3 კალცინით ფრიდრიხ სტრომეიერმა მიიღო ოქსიდი, მაგრამ არა თეთრი, როგორც უნდა ყოფილიყო, არამედ მოყვითალო. შემდგომი კვლევის შედეგად გაირკვა, რომ წამლები არ შეიცავს არც დარიშხანს, როგორც როლოვმა ვარაუდობდა, და არც რკინას, როგორც გერმანელი ფიქრობდა. უჩვეულო ფერის მიზეზი სრულიად განსხვავებული ლითონი იყო - მანამდე უცნობი და თვისებებით ძალიან ჰგავდა თუთიას. ერთადერთი განსხვავება ის იყო, რომ მისი ჰიდროქსიდი, Zn (OH) 2-ისგან განსხვავებით, არ იყო ამფოტერული, მაგრამ ჰქონდა გამოხატული ძირითადი თვისებები.
სტრომეიერმა ახალ ლითონს დაარქვა კადმიუმი, რაც მიუთითებს ახალი ელემენტის თუთიასთან ძლიერ მსგავსებაზე - ბერძნული სიტყვა καδμεια (კადმეია) დიდი ხანია აღნიშნავს თუთიის მადნებს (მაგალითად, სმიტსონიტი ZnCO3) და თუთიის ოქსიდს. თავის მხრივ, ეს სიტყვა მომდინარეობს ფინიკიელი კადმუსის სახელიდან, რომელმაც, ლეგენდის თანახმად, პირველმა აღმოაჩინა თუთიის ქვა და აღმოაჩინა მისი უნარი, მიენიჭებინა სპილენძს (მადან დნობისას) ოქროს ფერი. ძველი ბერძნული მითების მიხედვით, იყო კიდევ ერთი კადმუსი - გმირი, რომელმაც დაამარცხა დრაკონი და მის მიერ დამარცხებული მტრის მიწებზე ააგო კადმეუსის ციხე, რომლის გარშემოც შემდგომში გაიზარდა დიდი შვიდკარიანი ქალაქი თებე. სემიტურ ენებში "კადმოსი" ნიშნავს "აღმოსავლურს" ან "სერპენტინს" (ფერგანა, ყირგიზეთი, შუა აზია - არის ადგილები, სადაც გველები გროვდებიან), რაც, შესაძლოა, მინერალის სახელს მისი მოპოვების ან ექსპორტის ადგილებიდან აყალიბებს. ნებისმიერი აღმოსავლეთის ქვეყნიდან ან პროვინციიდან.
1818 წელს ფრიდრიხ სტრომეიერმა გამოაქვეყნა ლითონის დეტალური აღწერა, რომლის თვისებები მან უკვე კარგად შეისწავლა. თავისუფალ ფორმაში, ახალი ელემენტი იყო თეთრი ლითონი, რბილი და არც თუ ისე ძლიერი, დაფარული მოყავისფრო ოქსიდის ფირით თავზე. ძალიან მალე, როგორც ხშირად ხდება, სტროჰმეიერის პრიორიტეტი კადმიუმის აღმოჩენაში ეჭვქვეშ დადგა, მაგრამ ყველა პრეტენზია უარყო. ცოტა მოგვიანებით, სხვა ქიმიკოსმა, კერსტენმა, აღმოაჩინა ახალი ელემენტი სილეზიურ თუთიის საბადოში და დაარქვა მას mellin (ლათინურიდან mellinus, "ყვითელი, როგორც კომში"). ამ სახელწოდების მიზეზი იყო წყალბადის სულფიდის მოქმედებით წარმოქმნილი ნალექის ფერი.
კერსტენის გასაბრაზებლად, „მელინი“ სტრომეიერის „კადმიუმი“ აღმოჩნდა. კიდევ უფრო გვიან შემოგვთავაზეს ორმოცდამერვე ელემენტს სხვა სახელები: 1821 წელს ჯონმა შესთავაზა ახალი ელემენტის დარქმევა "კლაპროტიუმი" - ცნობილი ქიმიკოსის მარტინ კლაპროტის - ურანის, ცირკონიუმის და ტიტანის აღმომჩენის პატივსაცემად, ხოლო გილბერტ "ჯუნონიუმი". - 1804 წელს ჯუნოს აღმოჩენილი ასტეროიდის შემდეგ. მაგრამ რაოდენ დიდიც არ უნდა ყოფილიყო კლაპროტის დამსახურება მეცნიერებისადმი, მის სახელს არ ჰქონდა განზრახული დასაყრდენი ქიმიური ელემენტების სიაში: კადმიუმი დარჩა კადმიუმად. მართალია, XIX საუკუნის პირველი ნახევრის რუსულ ქიმიურ ლიტერატურაში კადმიუმს ხშირად კადმიუმს უწოდებდნენ.
ბუნებაში ყოფნა
კადმიუმი, როგორც წესი, იშვიათი და საკმაოდ გაფანტული ელემენტია, ამ ლითონის საშუალო შემცველობა დედამიწის ქერქში (კლარკი) შეფასებულია დაახლოებით 1,3 * 10–5% ან 1,6 * 10–5% წონის მიხედვით, გამოდის, რომ კადმიუმი ლითოსფერო არის დაახლოებით 130 მგ/ტ. ჩვენი პლანეტის ნაწლავებში იმდენად ცოტაა კადმიუმი, რომ იშვიათად მიჩნეული გერმანიუმიც კი 25-ჯერ მეტია! დაახლოებით იგივე თანაფარდობა კადმიუმსა და სხვა იშვიათ ლითონებზე: ბერილიუმი, ცეზიუმი, სკანდიუმი და ინდიუმი. კადმიუმი სიუხვით ახლოს არის ანტიმონთან (2 * 10-5%) და ორჯერ უფრო გავრცელებული ვიდრე ვერცხლისწყალი (8 * 10-6%).
კადმიუმს ახასიათებს მიგრაცია ცხელ მიწისქვეშა წყლებში თუთიასთან ერთად (კადმიუმი იზომორფული მინარევების სახით გვხვდება ბევრ მინერალში და ყოველთვის თუთიის მინერალებში) და სხვა ქალკოფილურ ელემენტებს, ანუ ქიმიურ ელემენტებს, რომლებიც მიდრეკილია ბუნებრივი სულფიდების, სელენიდების, ტელურიდების წარმოქმნისკენ. სულფოსალები და ზოგჯერ გვხვდება მშობლიურ მდგომარეობაში. გარდა ამისა, კადმიუმი კონცენტრირებულია ჰიდროთერმულ საბადოებში. ვულკანური ქანები საკმაოდ მდიდარია კადმიუმით, შეიცავს 0,2 მგ-მდე კადმიუმს კგ-ზე; დანალექ ქანებს შორის თიხა ყველაზე მდიდარია ორმოცდამერვე ელემენტში - 0,3 მგ / კგ-მდე (შედარებისთვის კირქვები შეიცავს კადმიუმს 0,035 მგ / კგ, ქვიშაქვები - 0,03 მგ / კგ). კადმიუმის საშუალო შემცველობა ნიადაგში შეადგენს 0,06 მგ/კგ.
ასევე, ეს იშვიათი ლითონი იმყოფება წყალში - გახსნილი სახით (სულფატი, ქლორიდი, კადმიუმის ნიტრატი) და სუსპენზიის სახით, როგორც ორგანულ-მინერალური კომპლექსების ნაწილი. ბუნებრივ პირობებში კადმიუმი მიწისქვეშა წყლებში შედის ფერადი ლითონის მადნების გამორეცხვის შედეგად, აგრეთვე წყლის მცენარეებისა და მისი დაგროვების უნარიანი ორგანიზმების დაშლის შედეგად. მე-20 საუკუნის დასაწყისიდან ბუნებრივი წყლების ანთროპოგენური დაბინძურება კადმიუმით გახდა კადმიუმის წყალსა და ნიადაგში შეყვანის უპირატესი ფაქტორი. წყალში კადმიუმის შემცველობაზე მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს გარემოს pH (ტუტე გარემოში კადმიუმი ნალექი ჰიდროქსიდის სახით), ასევე სორბციის პროცესები. იგივე ანთროპოგენური მიზეზის გამო კადმიუმი ასევე არის ჰაერში.
სოფლად კადმიუმის შემცველობა ჰაერში არის 0,1-5,0 ნგ/მ3 (1 ნგ ან 1 ნანოგრამი = 10-9 გრამი), ქალაქებში - 2-15 ნგ/მ3, ინდუსტრიულ რაიონებში - 15-დან 150 ნგამდე. /მ3. კადმიუმი ძირითადად გამოიყოფა ატმოსფერულ ჰაერში იმის გამო, რომ თბოელექტროსადგურებში დამწვარი ბევრი ნახშირი შეიცავს ამ ელემენტს. ჰაერიდან დეპონირებული კადმიუმი ხვდება წყალსა და ნიადაგში. ნიადაგში კადმიუმის შემცველობის ზრდას ხელს უწყობს მინერალური სასუქების გამოყენება, რადგან თითქმის ყველა მათგანი შეიცავს ამ ლითონის უმნიშვნელო მინარევებს. წყლისა და ნიადაგიდან კადმიუმი შედის მცენარეებსა და ცოცხალ ორგანიზმებში და შემდგომ კვებითი ჯაჭვის გასწვრივ შეიძლება "მიწოდება" ადამიანებს.
კადმიუმს აქვს საკუთარი მინერალები: ჰოულიტი, ოტავიტი CdCO3, მონტემპონიტი CdO (შეიცავს 87,5% Cd), გრინოკიტი CdS (77,8% Cd), ქსანთოქროიტი CdS(H2O)x (77,2% Cd) კადმოსელიტი CdSe (47% Cd). თუმცა, ისინი არ ქმნიან საკუთარ საბადოებს, მაგრამ არიან მინარევების სახით თუთიის, სპილენძის, ტყვიის და პოლიმეტალის მადნებში (50-ზე მეტი), რომლებიც წარმოადგენს კადმიუმის სამრეწველო წარმოების ძირითად წყაროს. უფრო მეტიც, მთავარ როლს თამაშობს თუთიის მადნები, სადაც კადმიუმის კონცენტრაცია მერყეობს 0,01-დან 5%-მდე (სფალერიტ ZnS-ში). უმეტეს შემთხვევაში სფალერიტში კადმიუმის შემცველობა არ აღემატება 0,4 - 0,6%-ს. კადმიუმი გროვდება გალენში (0,005 - 0,02%), სტანიტი (0,003 - 0,2%), პირიტი (0,02%-მდე), ქალკოპირიტი (0,006 - 0,12%), ამ სულფიდებიდან გამოიყოფა კადმიუმი.
კადმიუმს შეუძლია მცენარეებში (უმეტესად სოკოებში) და ცოცხალ ორგანიზმებში (განსაკუთრებით წყალში) დაგროვება, ამ მიზეზით კადმიუმი გვხვდება ზღვის დანალექ ქანებში - ფიქალებში (მანსფელდი, გერმანია).
განაცხადი
კადმიუმის მთავარი მომხმარებელია ქიმიური დენის წყაროების წარმოება: ნიკელ-კადმიუმის და ვერცხლის-კადმიუმის ბატარეები, ტყვია-კადმიუმის და ვერცხლისწყალ-კადმიუმის უჯრედები სარეზერვო ბატარეებში, ნორმალური ვესტონის უჯრედები. მრეწველობაში გამოყენებული კადმიუმის ნიკელის ბატარეები (AKN) ერთ-ერთი ყველაზე პოპულარულია სხვა ქიმიური დენის წყაროებს შორის.
ასეთი აკუმულატორების ნეგატიური ფირფიტები დამზადებულია რკინის ბადეებით, სპონგური კადმიუმით, როგორც აქტიური ნივთიერებით, ხოლო დადებითი ფირფიტები დაფარულია ნიკელის ოქსიდით. ელექტროლიტი არის კაუსტიკური კალიუმის ხსნარი (კალიუმის ჰიდროქსიდი). ნიკელ-კადმიუმის ტუტე ბატარეები უფრო საიმედოა, ვიდრე ტყვიის მჟავა ბატარეები. კადმიუმის გამოყენებით ქიმიური დენის წყაროები გამოირჩევიან ხანგრძლივი მომსახურების ვადით, სტაბილური მუშაობით და მაღალი ელექტრული მახასიათებლებით. გარდა ამისა, ამ ბატარეების დატენვას ერთ საათზე ნაკლებ დრო სჭირდება! ამასთან, AKN არ შეიძლება დატენოს სრული წინასწარი გამონადენის გარეშე და ამაში ისინი, რა თქმა უნდა, ჩამორჩებიან ლითონის ჰიდრიდის ბატარეებს.
კადმიუმის გამოყენების კიდევ ერთი ფართო სფეროა ლითონებზე დამცავი ანტიკოროზიული საფარის დეპონირება (კადმიუმის მოოქროვილი). კადმიუმის საფარი საიმედოდ იცავს რკინისა და ფოლადის პროდუქტებს ატმოსფერული კოროზიისგან. წარსულში კადმიუმში დაფარვა ხდებოდა ლითონის დნობის კადმიუმში ჩაძირვით, თანამედროვე პროცესი ხორციელდება ექსკლუზიურად ელექტროლიზით. კადმიუმის საფარი გამოიყენება თვითმფრინავების, გემების ყველაზე კრიტიკულ ნაწილებზე, ასევე ტროპიკულ კლიმატში ფუნქციონირებისთვის შემუშავებულ ნაწილებსა და მექანიზმებზე.
ცნობილია, რომ თუთიისა და კადმიუმის ზოგიერთი თვისება მსგავსია, მაგრამ კადმიუმის საფარს აქვს გარკვეული უპირატესობები გალვანურ საფართან შედარებით: ჯერ ერთი, ის უფრო მდგრადია კოროზიის მიმართ და მეორეც, უფრო ადვილია მისი თანაბარი და გლუვი გაკეთება. გარდა ამისა, თუთიისგან განსხვავებით, კადმიუმი სტაბილურია ტუტე გარემოში. კადმიუმის კალა საკმაოდ ფართოდ გამოიყენება, თუმცა არის სფერო, სადაც კადმიუმის საფარის გამოყენება მკაცრად აკრძალულია - ეს არის კვების მრეწველობა. ეს გამოწვეულია კადმიუმის მაღალი ტოქსიკურობით.
გარკვეულ მომენტამდე, კადმიუმის საფარის გავრცელება ასევე შეზღუდული იყო სხვა მიზეზის გამო - როდესაც კადმიუმი ელექტროლიტურად გამოიყენება ფოლადის ნაწილზე, ელექტროლიტში შემავალი წყალბადი შეიძლება შეაღწიოს მეტალში და, როგორც ცნობილია, ეს ელემენტი იწვევს წყალბადის სიმყიფეს. მაღალი სიმტკიცის ფოლადები, რაც იწვევს ლითონის მოულოდნელ განადგურებას დატვირთვის ქვეშ. პრობლემა გადაჭრეს სსრკ მეცნიერებათა აკადემიის ფიზიკური ქიმიის ინსტიტუტის საბჭოთა მეცნიერებმა. აღმოჩნდა, რომ ტიტანის უმნიშვნელო დამატება (ტიტანის ერთი ატომი კადმიუმის ათას ატომზე) იცავს კადმიუმში მოოქროვილი ფოლადის ნაწილს წყალბადის მყიფეობისგან, რადგან ტიტანი შთანთქავს მთელ წყალბადს ფოლადიდან საფარის პროცესში.
კადმიუმის მსოფლიო წარმოების დაახლოებით მეათედი იხარჯება შენადნობების წარმოებაზე. დაბალი დნობის წერტილი არის კადმიუმის ფართო გამოყენების ერთ-ერთი მიზეზი დაბალი დნობის შენადნობებში. ასეთია, მაგალითად, ვუდის შენადნობი, რომელიც შეიცავს 12,5% კადმიუმს. ასეთი შენადნობები გამოიყენება როგორც სამაგრები, როგორც მასალა თხელი და რთული ჩამოსხმის მისაღებად, ხანძარსაწინააღმდეგო ავტომატურ სისტემებში, მინის ლითონთან შედუღებისთვის. კადმიუმის შემცველი სამაგრები საკმაოდ მდგრადია ტემპერატურის რყევების მიმართ.
კადმიუმის შენადნობების კიდევ ერთი განმასხვავებელი თვისებაა მათი მაღალი ანტიფრიქციული თვისებები. ამრიგად, შენადნობი, რომელიც შეიცავს 99% კადმიუმს და 1% ნიკელს, გამოიყენება საკისრების დასამზადებლად, რომლებიც მუშაობენ საავტომობილო, თვითმფრინავებისა და საზღვაო ძრავებში. ვინაიდან კადმიუმი არ არის საკმარისად მდგრადი მჟავების, მათ შორის ორგანული მჟავების მიმართ, რომლებიც შეიცავს საპოხი მასალას, კადმიუმზე დაფუძნებული ტარების შენადნობები დაფარულია ინდიუმით. სპილენძის შენადნობი კადმიუმის მცირე დანამატებით (1%-ზე ნაკლები) შესაძლებელს ხდის ელექტროსატრანსპორტო ხაზებზე მეტი აცვიათ მდგრადი მავთულის დამზადებას. კადმიუმის ასეთ უმნიშვნელო დანამატებს შეუძლიათ მნიშვნელოვნად გაზარდონ სპილენძის სიმტკიცე და სიმტკიცე, პრაქტიკულად მისი ელექტრული თვისებების გაუარესების გარეშე. კადმიუმის ამალგამი (კადმიუმის ხსნარი ვერცხლისწყალში) გამოიყენება სტომატოლოგიურ ტექნოლოგიაში სტომატოლოგიური ფითხების დასამზადებლად.
XX საუკუნის ორმოციან წლებში კადმიუმმა ახალი როლი შეიძინა - მათ დაიწყეს მისგან ბირთვული რეაქტორების კონტროლი და გადაუდებელი ღეროების დამზადება. მიზეზი, რის გამოც კადმიუმი სწრაფად იქცა სტრატეგიულ მასალად, იყო ის, რომ ის ძალიან კარგად შთანთქავს თერმულ ნეიტრონებს. მაგრამ "ატომური ეპოქის" დასაწყისის პირველი რეაქტორები მუშაობდნენ ექსკლუზიურად თერმულ ნეიტრონებზე. მოგვიანებით გაირკვა, რომ სწრაფი ნეიტრონული რეაქტორები უფრო პერსპექტიულია როგორც ენერგიისთვის, ასევე ბირთვული საწვავის მისაღებად - 239Pu, ხოლო კადმიუმი უძლურია სწრაფი ნეიტრონების წინააღმდეგ, ის არ აყოვნებს მათ. თერმული ნეიტრონული რეაქტორების დღეებში კადმიუმმა დაკარგა თავისი დომინანტური როლი და ადგილი დაუთმო ბორს და მის ნაერთებს (სინამდვილეში, ქვანახშირი და გრაფიტი).
კადმიუმის დაახლოებით 20% (ნაერთების სახით) გამოიყენება არაორგანული საღებავების წარმოებისთვის. კადმიუმის სულფიდი CdS არის მნიშვნელოვანი მინერალური საღებავი, რომელსაც ადრე უწოდებდნენ კადმიუმის ყვითელს. უკვე მე-20 საუკუნის დასაწყისში ცნობილი იყო, რომ კადმიუმის ყვითელის მიღება შესაძლებელია ექვს ფერებში, დაწყებული ლიმონის ყვითელიდან ნარინჯისფერამდე. მიღებული საღებავები მდგრადია სუსტი ტუტეებისა და მჟავების მიმართ და სრულიად უგრძნობია წყალბადის სულფიდის მიმართ.
CdS-ზე დაფუძნებული საღებავები გამოიყენებოდა მრავალ სფეროში - ფერწერა, ბეჭდვა, ფაიფურის ფერწერა, ისინი ფარავდნენ სამგზავრო მანქანებს, იცავდნენ მათ ლოკომოტივის კვამლისგან. კადმიუმის სულფიდის შემცველი საღებავები გამოიყენებოდა ტექსტილისა და საპნის მრეწველობაში. თუმცა, ამჟამად, საკმაოდ ძვირი კადმიუმის სულფიდი ხშირად იცვლება იაფი საღებავებით - კადმოპონით (კადმიუმის სულფიდისა და ბარიუმის სულფატის ნარევი) და თუთია-კადმიუმის ლიტოპონით (შემადგენლობა, როგორც კადმოპონის შემადგენლობა, პლუს თუთიის სულფიდი).
კადმიუმის სხვა ნაერთი, კადმიუმის სელენიდი CdSe, გამოიყენება როგორც წითელი საღებავი. თუმცა, კადმიუმის ნაერთებმა იპოვეს თავიანთი გამოყენება არა მხოლოდ საღებავების წარმოებაში - კადმიუმის სულფიდი, მაგალითად, ასევე გამოიყენება მზის უჯრედების ფირის წარმოებისთვის, რომელთა ეფექტურობა დაახლოებით 10-16% -ს შეადგენს. გარდა ამისა, CdS არის საკმაოდ კარგი თერმოელექტრული მასალა, რომელიც გამოიყენება ნახევარგამტარული მასალებისა და ფოსფორების კომპონენტად. ზოგჯერ კადმიუმი გამოიყენება კრიოგენულ ტექნოლოგიაში, რაც დაკავშირებულია მის მაქსიმალურ თბოგამტარობასთან (სხვა ლითონებთან შედარებით) აბსოლუტურ ნულთან (ვაკუუმი).
წარმოება
კადმიუმის ძირითადი „მომწოდებლები“ თუთიის, სპილენძ-თუთიისა და ტყვია-თუთიის მადნების გადამუშავების ქვეპროდუქტებია. რაც შეეხება კადმიუმის ბუნებრივ მინერალებს, კადმიუმის მისაღებად ერთადერთი საინტერესოა გრინოკიტი CdS, ე.წ. „კადმიუმის ბლენდი“. თუთიის მადნების დამუშავებისას გრინოკიტი მოიპოვება ფაერიტთან ერთად. გადამუშავების პროცესში კადმიუმი გროვდება პროცესის ქვეპროდუქტებში, საიდანაც ხდება მისი აღდგენა.
პოლიმეტალური მადნების გადამუშავებისას, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, კადმიუმი ხშირად არის თუთიის წარმოების გვერდითი პროდუქტი. ეს არის ან სპილენძ-კადმიუმის ნამცხვრები (ლითონის ნალექები, რომლებიც მიიღება თუთიის სულფატის ZnSO4-ის გამწმენდი ხსნარების შედეგად თუთიის მტვრის მოქმედებით), რომლებიც შეიცავს 2-დან 12% Cd-მდე, ან პუსიერებს (თთიის დისტილაციის დროს წარმოქმნილი აქროლადი ფრაქციები). შეიცავს 0,7-დან 1,1%-მდე კადმიუმს.
ორმოცდამერვე ელემენტში ყველაზე მდიდარია თუთიის რექტიფიკაციის გაწმენდის დროს მიღებული კონცენტრატები, ისინი შეიძლება შეიცავდეს 40%-მდე კადმიუმს. სპილენძ-კადმიუმის ნამცხვრებიდან და კადმიუმის მაღალი შემცველობის სხვა პროდუქტებიდან, როგორც წესი, გამოირეცხება გოგირდის მჟავით H2SO4 ჰაერის ერთდროული აერაციით. პროცესი ტარდება ჟანგვის აგენტის - მანგანუმის მადნის ან ელექტროლიზური აბაზანების რეციკლირებული მანგანუმის ტალახის თანდასწრებით.
გარდა ამისა, კადმიუმი ამოღებულია ტყვიისა და სპილენძის დნობის მტვრისგან (შეიძლება შეიცავდეს 0,5-დან 5%-მდე და 0,2-დან 0,5%-მდე კადმიუმს, შესაბამისად). ასეთ შემთხვევებში მტვერს ჩვეულებრივ ამუშავებენ კონცენტრირებული H2SO4 გოგირდის მჟავით, შემდეგ კი მიღებულ კადმიუმის სულფატს რეცხავენ წყლით. კადმიუმის ღრუბელი მიღებული კადმიუმის სულფატის ხსნარიდან იშლება თუთიის მტვრის მოქმედებით, რის შემდეგაც იგი იხსნება გოგირდმჟავაში და ხსნარი იწმინდება მინარევებისაგან ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 ან თუთიის ოქსიდის ZnO მოქმედებით, ასევე შესაძლებელია გამოყენება. იონური გაცვლის მეთოდები.
კადმიუმის ლითონი იზოლირებულია ელექტროლიზით ალუმინის კათოდებზე ან თუთიით შემცირებით (კადმიუმის ოქსიდის CdO-ის გადაადგილება CdSO4 ხსნარებიდან თუთიით) ცენტრიდანული გამყოფი რეაქტორების გამოყენებით. ლითონის კადმიუმის დამუშავება ჩვეულებრივ შედგება ლითონის დნობისგან ტუტეს ფენის ქვეშ (თუთიისა და ტყვიის მოსაშორებლად), ხოლო Na2CO3-ის გამოყენება შესაძლებელია; დნობის დამუშავება ალუმინის (ნიკელის მოსაშორებლად) და ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl (ტალიუმის მოსაშორებლად).
უფრო მაღალი სისუფთავის კადმიუმი მიიღება ელექტროლიტური რაფინირებით ელექტროლიტის შუალედური გაწმენდით, რომელიც ხორციელდება იონური გაცვლის ან ექსტრაქციის გამოყენებით; ლითონის გასწორება (ჩვეულებრივ შემცირებული წნევის ქვეშ), ზონის დნობის ან კრისტალიზაციის სხვა მეთოდები. ზემოაღნიშნული გაწმენდის მეთოდების კომბინაციით შესაძლებელია მეტალის კადმიუმის მიღება ძირითადი მინარევების (თუთია, სპილენძი და სხვა) შემცველობით მხოლოდ 10-5% წონით. გარდა ამისა, კადმიუმის გასაწმენდად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ელექტროგადაცემის მეთოდები თხევად კადმიუმში, ელექტროგადამუშავება ნატრიუმის ჰიდროქსიდის დნობაში NaOH და ამალგამის ელექტროლიზი. როდესაც ზონის დნობა შერწყმულია ელექტროტრანსფერთან, გაწმენდასთან ერთად შეიძლება მოხდეს კადმიუმის იზოტოპების გამოყოფა.
კადმიუმის მსოფლიო წარმოება დიდწილად დაკავშირებულია თუთიის წარმოების მასშტაბებთან და საგრძნობლად გაიზარდა ბოლო ათწლეულების განმავლობაში - 2006 წლის მონაცემებით, მსოფლიოში დაახლოებით 21 ათასი ტონა კადმიუმი იყო წარმოებული, მაშინ როცა 1980 წელს ეს მაჩვენებელი მხოლოდ 15 ათასი ტონა იყო. . კადმიუმის მოხმარების ზრდა ახლაც გრძელდება. ამ ლითონის ძირითადი მწარმოებლები არიან აზიის ქვეყნები: ჩინეთი, იაპონია, კორეა, ყაზახეთი. მათ მთლიან წარმოებაში 12 ათასი ტონა მოდის.
რუსეთი, კანადა და მექსიკა ასევე შეიძლება ჩაითვალოს კადმიუმის მთავარ მწარმოებლებად. კადმიუმის მასობრივი წარმოების გადანაცვლება აზიაში განპირობებულია იმით, რომ ევროპაში შეინიშნება კადმიუმის მოხმარების შემცირება, ხოლო აზიის რეგიონში, პირიქით, იზრდება მოთხოვნა ნიკელ-კადმიუმის ელემენტებზე, რაც აიძულებს ბევრმა წარმოება აზიის ქვეყნებში გადაიტანა.
ფიზიკური თვისებები
კადმიუმი არის მოვერცხლისფრო-თეთრი ლითონი, რომელიც ლურჯად ანათებს ახლად დაჭრისას, მაგრამ ჰაერში იშლება დამცავი ოქსიდის ფირის წარმოქმნის გამო. კადმიუმი საკმაოდ რბილი ლითონია - ის კალაზე ხისტია, მაგრამ თუთიაზე რბილი, სავსებით შესაძლებელია მისი დაჭრა დანით. რბილობასთან ერთად, კადმიუმს აქვს ისეთი მნიშვნელოვანი თვისებები მრეწველობისთვის, როგორიც არის დრეკადობა და დრეკადობა - ის შესანიშნავად ხვდება ფურცლებში და იჭრება მავთულში და შეიძლება გაპრიალდეს უპრობლემოდ.
80 o C-ზე ზევით გაცხელებისას კადმიუმი კარგავს თავის ელასტიურობას და იმდენად, რომ ადვილად შეიძლება დაქუცმაცდეს ფხვნილად. კადმიუმის სიხისტე მოჰს-ის მიხედვით უდრის ორს, ბრინელის მიხედვით (გახეხილი ნიმუშისთვის) 200-275 მპა. ჭიმვის სიმტკიცე 64 MN/m2 ან 6,4 kgf/mm2, ფარდობითი დრეკადობა 50% (20 o C-ზე), გამძლეობა 9,8 მპა.
კადმიუმს აქვს ექვსკუთხა მჭიდროდ შეფუთული კრისტალური გისოსი პერიოდებით: a = 0,296 ნმ, c = 0,563 ნმ, c/a თანაფარდობა = 1,882, z = 2, კრისტალური მედის ენერგია 116 μJ/კმოლი. კოსმოსური ჯგუფი С6/მმმ, ატომური რადიუსი 0,156 ნმ, იონური რადიუსი Cd2+ 0,099 ნმ, ატომური მოცულობა 13,01∙10-6 მ3/მოლი.
სუფთა კადმიუმისგან დამზადებული ღერო, მოხრილისას გამოყოფს თუნუქის მსგავს სუსტ ბზარს („კალის ყვირილი“) - ეს არის ლითონის მიკროკრისტალები, რომლებიც ერთმანეთს ერევა, თუმცა მეტალში არსებული ნებისმიერი მინარევები ანადგურებს ამ ეფექტს. ზოგადად, თავისი ფიზიკური, ქიმიური და ფარმაკოლოგიური თვისებებით კადმიუმი მიეკუთვნება მძიმე ლითონების ჯგუფს, რომელსაც ყველაზე მეტი მსგავსება აქვს თუთიასთან და ვერცხლისწყალთან.
კადმიუმის დნობის წერტილი (321,1 o C) საკმაოდ დაბალია და შეიძლება შევადაროთ ტყვიის (327,4 o C) ან ტალიუმის (303,6 o C) დნობის წერტილებს. თუმცა, იგი განსხვავდება ლითონების დნობის წერტილებისგან, რომლებიც მსგავსია მთელი რიგი თვისებებით - თუთიის (419,5 o C) უფრო დაბალი, მაგრამ კალის (231,9 o C) დნობის წერტილებისგან. დაბალია კადმიუმის დუღილის წერტილიც - მხოლოდ 770 o C, რაც საკმაოდ საინტერესოა - ტყვიას, ისევე როგორც სხვა მეტალებს, დიდი სხვაობა აქვს დნობისა და დუღილის წერტილებს შორის.
ასე რომ, ტყვიას აქვს დუღილის წერტილი (1745 o C) დნობის წერტილზე 5-ჯერ მაღალი, ხოლო კალის, რომლის დუღილის წერტილი 2620 o C-ია, დნობის ტემპერატურაზე 11-ჯერ მეტია! ამავდროულად, თუთიას, კადმიუმის მსგავსი, აქვს დუღილის წერტილი მხოლოდ 960 o C დნობის წერტილი 419,5 o C. კადმიუმის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი არის 29,8 * 10-6 (25 o C ტემპერატურაზე) . 0,519 K-ზე ქვემოთ კადმიუმი ხდება ზეგამტარი. კადმიუმის თბოგამტარობა 0 o C ტემპერატურაზე არის 97,55 W / (m * K) ან 0,233 cal / (cm * sec * o C).
კადმიუმის სპეციფიკური სითბური სიმძლავრე (25 o C ტემპერატურაზე) არის 225,02 ჯ/(კგ * კ) ან 0,055 კალ/(გ * o C). კადმიუმის ელექტრული წინააღმდეგობის ტემპერატურული კოეფიციენტი 0 o C-დან 100 o C-მდე არის 4.3 * 10-3, კადმიუმის სპეციფიკური ელექტრული წინააღმდეგობა (20 o C ტემპერატურაზე) არის 7.4 * 10-8 oh *. მ (7,4 * 10-6 ohm * სმ). კადმიუმი დიამაგნიტურია, მისი მაგნიტური მგრძნობელობაა -0,176,10-9 (20 o C ტემპერატურაზე). სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალი არის -0,403 ვ. კადმიუმის ელექტროუარყოფითობა არის 1,7. თერმული ნეიტრონების დაჭერის ეფექტური ჯვარი არის 2450-2900-10 ~ 28 მ2. ელექტრონების სამუშაო ფუნქცია = 4,1 ევ.
კადმიუმის სიმკვრივე (ოთახის ტემპერატურაზე) არის 8,65 გ/სმ3, რაც შესაძლებელს ხდის კადმიუმის კლასიფიკაციას მძიმე ლითონად. N. Reimers-ის კლასიფიკაციის მიხედვით 8 გ/სმ3-ზე მეტი სიმკვრივის ლითონები მძიმედ უნდა ჩაითვალოს. ამრიგად, მძიმე ლითონებს მიეკუთვნება Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. და მიუხედავად იმისა, რომ კადმიუმი უფრო მსუბუქია ვიდრე ტყვია (სიმკვრივე 11,34 გ/სმ3) ან ვერცხლისწყალი (13,546 გ/სმ3), ის უფრო მძიმეა ვიდრე კალა (7,31 გ/სმ3).
ქიმიური თვისებები
ქიმიურ ნაერთებში კადმიუმი ყოველთვის ავლენს ვალენტობას 2 (გარე ელექტრონული ფენის კონფიგურაცია 5s2) - ფაქტია, რომ მეორე ჯგუფის მეორადი ქვეჯგუფის ელემენტების ატომები (თუთია, კადმიუმი, ვერცხლისწყალი), ისევე როგორც ელემენტების ატომები. სპილენძის ქვეჯგუფის, აქვს d-ქვედონე მეორე გარე ელექტრონული ფენის მთლიანად შევსებული. თუმცა თუთიის ქვეჯგუფის ელემენტებისთვის ეს ქვედონე უკვე საკმაოდ სტაბილურია და მისგან ელექტრონების ამოღება ენერგიის ძალიან დიდ ხარჯვას მოითხოვს. თუთიის ქვეჯგუფის ელემენტების კიდევ ერთი დამახასიათებელი თვისება, რაც მათ აახლოებს სპილენძის ქვეჯგუფის ელემენტებთან, არის მათი მიდრეკილება კომპლექსური ფორმირებისკენ.
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, კადმიუმი განლაგებულია თუთიასთან და ვერცხლისწყალთან ერთად პერიოდული სისტემის იმავე ჯგუფში, რომელიც შუალედურ პოზიციას იკავებს მათ შორის, ამიტომ ყველა ამ ელემენტის მთელი რიგი ქიმიური თვისებები მსგავსია. მაგალითად, ამ ლითონების ოქსიდები და სულფიდები პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში.
მშრალ ჰაერში კადმიუმი სტაბილურია, მაგრამ ნოტიო ჰაერში CdO ოქსიდის თხელი ფილმი ნელ-ნელა იქმნება ლითონის ზედაპირზე, რომელიც იცავს ლითონს შემდგომი დაჟანგვისგან. ძლიერი ინკანდესცენტით, კადმიუმი იწვის, ასევე გადაიქცევა კადმიუმის ოქსიდად - კრისტალური ფხვნილი ღია ყავისფერიდან მუქ ყავისფერ ფერამდე (ფერთა გამის განსხვავება ნაწილობრივ განპირობებულია ნაწილაკების ზომით, მაგრამ უფრო მეტად ბროლის გისოსების დეფექტების შედეგია. ), CdO სიმკვრივე 8,15 გ/სმ3; 900 o C-ზე მაღლა კადმიუმის ოქსიდი აქროლადია, ხოლო 1570 o C-ზე ის მთლიანად სუბლიმირებულია. კადმიუმის ორთქლი რეაგირებს წყლის ორთქლთან წყალბადის გამოყოფით.
მჟავები რეაგირებენ კადმიუმთან და წარმოქმნიან ამ ლითონის მარილებს. აზოტის მჟავა HNO3 ადვილად ხსნის კადმიუმს, ხოლო აზოტის ოქსიდი გამოიყოფა და წარმოიქმნება ნიტრატი, რომელიც იძლევა ჰიდრატს Cd (NO3) 2 * 4H2O. სხვა მჟავებიდან - ჰიდროქლორინის და განზავებული გოგირდის - კადმიუმი ნელ-ნელა ანაცვლებს წყალბადს, ეს აიხსნება იმით, რომ ძაბვის სერიაში კადმიუმი უფრო შორს არის თუთია, მაგრამ უსწრებს წყალბადს. თუთიისგან განსხვავებით, კადმიუმი არ ურთიერთქმედებს ტუტე ხსნარებთან. კადმიუმი ამცირებს ამონიუმის ნიტრატს NH4NO3 კონცენტრირებულ ხსნარებში ამონიუმის ნიტრიტამდე NH4NO2.
დნობის წერტილის ზემოთ კადმიუმი პირდაპირ ერწყმის ჰალოგენებს, წარმოქმნის უფერო ნაერთებს - კადმიუმის ჰალოგენებს. CdCl2, CdBr2 და CdI2 ძალიან ადვილად იხსნება წყალში (53,2% მასის 20 o C ტემპერატურაზე), გაცილებით ძნელად იხსნება კადმიუმის ფტორიდი CdF2 (მასით 4,06% 20 o C ტემპერატურაზე), რომელიც სრულიად უხსნადია ეთანოლში. მისი მიღება შესაძლებელია ლითონზე ფტორის ან კადმიუმის კარბონატზე წყალბადის ფტორის მოქმედებით. კადმიუმის ქლორიდი მიიღება კადმიუმის რეაქციით კონცენტრირებულ მარილმჟავასთან ან ლითონის ქლორირებით 500 o C ტემპერატურაზე.
კადმიუმის ბრომიდი მიიღება ლითონის ბრომით ან კადმიუმის კარბონატზე წყალბადის ბრომიდის მოქმედებით. გაცხელებისას კადმიუმი რეაგირებს გოგირდთან და წარმოქმნის CdS სულფიდს (ლიმონის ყვითელიდან ნარინჯისფერ წითელამდე), წყალში და განზავებულ მჟავებში უხსნად. კადმიუმის ფოსფორთან და დარიშხანთან შერწყმისას წარმოიქმნება Cd3P2 და CdAs2 კომპოზიციების ფოსფიდები და არსენიდები, შესაბამისად, ანტიმონთან - კადმიუმის ანტიმონიდით. კადმიუმი არ რეაგირებს წყალბადთან, აზოტთან, ნახშირბადთან, სილიციუმთან და ბორთან. CdH2 ჰიდრიდი და Cd3N2 ნიტრიდი, რომლებიც ადვილად იშლება გაცხელებისას, მიიღეს არაპირდაპირი გზით.
კადმიუმის მარილების ხსნარები ჰიდროლიზის გამო მჟავეა, კაუსტიკური ტუტეები აგროვებენ მათგან თეთრ ჰიდროქსიდს Cd (OH) 2. ძალიან კონცენტრირებული ტუტე ხსნარების მოქმედებით, ის გარდაიქმნება ჰიდროქსადმატებად, როგორიცაა Na2. კადმიუმის ჰიდროქსიდი რეაგირებს ამიაკთან ხსნადი კომპლექსების წარმოქმნით:
Cd(OH)2 + 6NH3 * H2O → (OH)2 + 6H2O
გარდა ამისა, Cd(OH)2 გადადის ხსნარში ტუტე ციანიდების მოქმედებით. 170 o ზევით იგი იშლება CdO-მდე. კადმიუმის ჰიდროქსიდის ურთიერთქმედება წყალბადის ზეჟანგთან (პეროქსიდთან) წყალხსნარში იწვევს სხვადასხვა კომპოზიციის პეროქსიდების (პეროქსიდების) წარმოქმნას.
მასალების გამოყენება ვებსაიტიდან http://i-think.ru/
ADR 6.1
ტოქსიკური ნივთიერებები (შხამი)
ინჰალაციის, კანის კონტაქტის ან გადაყლაპვისას მოწამვლის რისკი. საშიშია წყლის გარემოსთვის ან საკანალიზაციო სისტემისთვის (ADR-ის მსგავსი სახიფათო საქონელი ვერცხლისწყლის ტრანსპორტირებისთვის, ნაკლებად საშიში)
გამოიყენეთ სასწრაფო გასასვლელი ნიღაბი
თეთრი ბრილიანტი, ADR ნომერი, შავი თავის ქალა და ჯვარედინი ძვლები
ADR თევზი
გარემოსთვის სახიფათო ნივთიერებები (ეკოლოგია, მათ შორის დნობის, ხსნადი, ფხვნილი და მიედინება მასალები)
საშიშია წყლის გარემოსთვის ან საკანალიზაციო სისტემისთვის (ADR-ის მსგავსი სახიფათო საქონელი ვერცხლისწყლის ტრანსპორტირებისთვის, ნაკლებად საშიში)
| სახელი, დასახელება, ნომერი | კადმიუმი, Cd, 48 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ქიმიური ჯგუფი | გარდამავალი ლითონები | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ჯგუფი, პერიოდი, ბლოკი | 12, 5, დ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| სიმკვრივე, სიმტკიცე | 8650 კგ / მ³, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ჩვენება | ვერცხლისფერი თეთრი მეტალიკი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ატომური თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ატომური მასა | 112.411 ამუ (გ/მოლი) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ატომის რადიუსი | 155 (161) სთ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| კოვალენტური რადიუსი | 148 საათი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ვან დერ ვაალის რადიუსი | 158 საათი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ელექტრონული კონფიგურაცია | 4d 10 5s 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ე - ენერგიის დონემდე | 2, 8, 18, 18, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ჟანგვის მდგომარეობები (ოქსიდი) | 2 (მთავარი) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| გისოსების სტრუქტურა | ექვსკუთხა | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ფიზიკური თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| აგრეგაციის მდგომარეობა | Მყარი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| დნობის ტემპერატურა | 594.22 ათასი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| დუღილის ტემპერატურა | 1040 ათასი | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| მოლური მოცულობა | 1.00 × 10 -6 მ³/მოლ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| აორთქლების სითბო | 100 კჯ/მოლ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| შერწყმის სპეციფიკური სითბო | 6.192 კჯ/მოლ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| გაჯერებული ორთქლის წნევა | 14,8 Pa 597 K-ზე | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ხმის სიჩქარე | 2310 მ/წმ 293.15 კ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| სხვადასხვა | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ელექტრონეგატიურობა | 1.69 (პოლინგის მიხედვით) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| სპეციფიკური სითბო | 233 ჯ/(კგ K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ელექტრო გამტარობის | 13.8 10 ივნისი / (მ ომ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| თბოგამტარობა | 96.8 W/(m K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| I [იონიზაციის ენერგია]] | 867,8 კჯ/მოლ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| II იონიზაციის პოტენციალი | 1631,4 კჯ/მოლ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| III იონიზაციის პოტენციალი | 3616 კჯ/მოლ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ყველაზე მდგრადი იზოტოპები | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ქიმიური ელემენტი პერიოდულ სისტემაში, რომელიც გავლენას ახდენს CD დააქვს ატომური ნომერი 48 და ატომური მასა 112,41. მოვერცხლისფრო-თეთრი რბილი მეტალი მოლურჯო ელფერით, მოქნილი, დრეკადი, დნებადი, ტოქსიკური გარდამავალი ლითონი, ნაპოვნი თუთიის წითელ ფერში, ფართოდ გამოიყენება ბატარეებში.
ბუნებრივი კადმიუმი შედგება 8 სტაბილური იზოტოპის ნარევისაგან, მასობრივი ნომრებით 106, 108, 110, 111, 112, 113, 114, 116. კადმიუმი ძლიერად იჭერს თერმულ ნეიტრონებს, 113 Cd იზოტოპს აქვს ყველაზე მეტი შთანთქმა. მარილები ადვილად ჰიდროლიზდება, აქვთ მჟავე რეაქცია, ტუტეების მოქმედებით გამოიყოფა ჰიდროქსიდი Cd (OH) 2. ერთადერთი სტაბილური დაჟანგვის მდგომარეობაა 2. კოორდინაციის ნომერი 6 დამახასიათებელია Cd-სთვის, თუმცა გვხვდება 4 და 5. კადმიუმი ორგანულია. ნაერთები R 2 Cd არ არის სტაბილური წყლისა და ჟანგბადის მიმართ, ძალიან რეაქტიული.
ზოგადი ინფორმაცია
მარტივი ნივთიერება არის კადმიუმი. რბილი მოქნილი ლითონი, ალოტროპული მოდიფიკაციები არ არის ma. რეაგირებს მჟავებთან. ხსნადი ნაერთები შხამიანია. იგი ქმნის იშვიათ მინერალებს: გრინოკიტი CdS (77,7% Cd), ოტავიტი CdCO 3, კადმოსელიტი CdSe, მონტეპონიტი CdO (87,5% Cd). თუთიის მინერალებში, განსაკუთრებით სფალერიტში შედის იზომორფული მინარევების სახით. Cd-ის ნარევი (ათას მეათედი%) გვხვდება ჰიდროთერმულ მადნებში, სადაც ის გვხვდება სფალერიტში, გალენაში და სხვა, ძირითადად სულფიდურ მინერალებში. კ.-ის გაზრდილი შემცველობა 1,5%-მდე დამახასიათებელია რკინის დაბალი შემცველობის სფალერიტისთვის.
ტენიან ჰაერში იგი დაფარულია დამცავი ჟანგვის ფენით CdO-ით და ძლიერად გაცხელებისას იწვება CdO-მდე. ჰალოგენები ადვილად იჟანგება ჰალოიდად. ხსნადი მინერალურ მჟავებში, უხსნადი მდელოებში. რეაგირებს ჟანგბადთან გაცხელებისას, ასევე მჟავებთან.
ამბავი
კადმიუმი (ლათ. კადმია,ბერძენი კადმეიანიშნავს თუთიის საბადო)აღმოაჩინა გერმანიაში 1817 წელს ფრიდრიხ სტროგმერმა. სტრონგმერმა აღმოაჩინა თუთიის ოქსიდის დაბინძურების ახალი ელემენტი და დაახლოებით 100 წლის განმავლობაში გერმანია იყო ერთადერთი ქვეყანა, რომელმაც ლითონის იმპორტი მოახდინა. მეცნიერმა ლითონს კადმიუმი უწოდა, ხაზს უსვამდა მის „ოჯახურ კავშირებს“ თუთიასთან: ბერძნული სიტყვა „კადმიუმი“ ნიშნავს „თუთიის საბადოს“.
გავრცელება ბუნებაში
კადმიუმი ერთ-ერთი იშვიათი მიმოფანტული ელემენტია, მისი კლარკი (პროცენტი მასის მიხედვით) დედამიწის ქერქში არის 1,3 * 10 -5%. კადმიუმს ახასიათებს მიგრაცია ცხელ მიწისქვეშა წყლებში თუთიასთან და სხვა ქალკოფილურ ელემენტებთან ერთად (ანუ ქიმიური ელემენტები, რომლებიც მიდრეკილია ბუნებრივი სულფიდების, სელენიდების, სატელევიზიო რადიოს, სულფომარილების წარმოქმნისკენ) და კონცენტრაციით ჰიდროთერმულ საბადოებში. ვულკანური ქანები შეიცავს 0,2 მგ-მდე კადმიუმს კგ-ზე, დანალექ ქანებს შორის კადმიუმით ყველაზე მდიდარი თიხები - 0,3 მგ/კგ-მდე, კირქვები შეიცავს 0,035 მგ/კგ, ქვიშაქვები - 0,03 მგ/კგ. კადმიუმის საშუალო შემცველობა ნიადაგში შეადგენს 0,06 მგ/კგ.
მიუხედავად იმისა, რომ ცნობილია კადმიუმის დამოუკიდებელი მინერალები - გრინოკიტი (CdS), ოტავიტი (CdCO 3), მონტეპონიტი (CdO) და სელენიდი (CdSe), ისინი არ ქმნიან მათ საბადოებს, მაგრამ არიან მინარევების სახით თუთიაში, ტყვიაში, სპილენძსა და პოლიმეტალურ მადნებში. და წარმოადგენს კადმიუმის სამრეწველო წარმოების ძირითად წყაროს.
გარკვეულწილად, კადმიუმი ასევე არის ჰაერში. კადმიუმის შემცველობა ჰაერში არის 0,1-5 ნგ/მ სოფლად (1 ნგ/მ ან 10-9 გ), ქალაქებში 2-15 ნგ/მ და სამრეწველო რაიონებში 15-დან 150 ნგ/მ-მდე. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ნახშირის მრავალი სახეობა შეიცავს კადმიუმს მინარევების სახით და თბოელექტროსადგურებში წვისას ის ხვდება ატმოსფეროში. ამავდროულად, მისი უმეტესი ნაწილი წყდება ნიადაგზე. ასევე, ნიადაგში კადმიუმის შემცველობის ზრდა ხელს უწყობს მინერალური სასუქების გამოყენებას, ვინაიდან ისინი ყველა შეიცავს კადმიუმის უმნიშვნელო მინარევებს.
კადმიუმი შეიძლება დაგროვდეს მცენარეებში (ყველაზე მეტად სოკოებში) და ცოცხალ ორგანიზმებში (განსაკუთრებით წყალში) და შემდგომში კვებითი ჯაჭვის გასწვრივ შეიძლება "მიწოდებული" ადამიანისთვის. სიგარეტის კვამლში ბევრი კადმიუმია.
იზოტოპები
ბუნებრივი კადმიუმი შედგება 6 სტაბილური იზოტოპისგან. იდენტიფიცირებულია ოცდაშვიდი სტაბილური რადიოიზოტოპი: Cd-113 ნახევარგამოყოფის პერიოდით 7,7 კვადრილონი წელი, Cd-109 ნახევარგამოყოფის პერიოდით 462,6 დღე და Cd-115 ნახევარგამოყოფის პერიოდით 53,46 საათი. ყველა სხვა რადიოაქტიურ იზოტოპს აქვს ნახევარგამოყოფის პერიოდი 2,5 საათზე ნაკლები და მათი უმეტესობის ნახევარგამოყოფის პერიოდი 5 წუთზე ნაკლებია. ამ ელემენტს აქვს 8 მეტასტაბილური მდგომარეობა, მათგან ყველაზე სტაბილურია Cd-113 (t ½ 14.1 წელი), Cd-115 (t ½ 44.6 დღე) და Cd-117 (t ½ 3.36 საათი).
კადმიუმის იზოტოპებს აქვთ ატომური მასა 96,935 დღედან (Cd-97) 129,934 დღემდე (Cd-138). ყველაზე გავრცელებული სტაბილური იზოტოპის Cd-112 დაშლის ძირითადი რეჟიმი არის ელექტრონის დაჭერა და მისი ბეტა გამოსხივება. დაშლის პროდუქტი ოპერაციამდე არის ელემენტი 47 (ვერცხლი), ხოლო ამის შემდეგ - ელემენტი 49 (ინდიუმი).
ქვითარი
კადმიუმის მსოფლიო წარმოება XXI საუკუნის დასაწყისში. არის დაახლ. 20 მლნ ტონა აქედან აზიის ქვეყნები უზრუნველყოფენ 45%-ს, ამერიკა - 25%, ევროპა - 27%.
კადმიუმის ძირითადი წყაროა თუთიის წარმოების შუალედური პროდუქტები, ტყვიის და სპილენძის დნობის მტვერი. ნედლეული მუშავდება კონცენტრირებული გოგირდის მჟავით და ხსნარში მიიღება CdSO 4. Cd იზოლირებულია ხსნარიდან თუთიის მტვრის გამოყენებით:
შედეგად მიღებული ლითონი იწმინდება ტუტეს ფენის ქვეშ ხელახლა დნობის გზით თუთიისა და ტყვიის მინარევების მოსაშორებლად. მაღალი სისუფთავის კადმიუმი მიიღება ელექტროქიმიური გადამუშავებით ელექტროლიტის შუალედური გაწმენდით.
ფიზიკური თვისებები
კადმიუმი არის რბილი, მოქნილი, მოქნილი, მოვერცხლისფრო-თეთრი ორვალენტიანი ლითონი, რომელიც ადვილად იჭრება. მრავალი თვალსაზრისით, ის თუთიის მსგავსია, მაგრამ მას შეუძლია შექმნას რთული ნაერთები.
ქიმიური თვისებები
ქიმიური თვისებებით კადმიუმი თუთიის მსგავსია, მაგრამ ნაკლებად აქტიური. ჰაერის ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე მეტალის კადმიუმის ზედაპირი დაფარულია ოქსიდის ფენით, რაც ართულებს რეაქციების განხორციელებას - ურთიერთქმედების უმეტესობა ხდება გაცხელებისას. როდესაც კადმიუმი იწვება ჟანგბადის ჭავლით, წარმოიქმნება მისი ოქსიდი:
წყალთან შეხებისას კადმიუმი პასივირებულია Cd (OH) 2 ჰიდროქსიდის ფირის გამოჩენის გამო, თუმცა ის აქტიურად იშლება ზედმეტად გახურებულ წყლის ორთქლს:
ჟანგბადის გარდა, მეტალის კადმიუმი ასევე ურთიერთქმედებს ჰალოგენებთან, გოგირდთან, სელენთან, ფოსფორთან (მინარევების წარმოქმნით):
კადმიუმში შემამცირებელი თვისებები უფრო სუსტია, ვიდრე თუთიაში, მაგრამ ის ასევე აღადგენს ზოგიერთ არამეტალებს ოქსიდებიდან და ლითონებიდან მათ მარილებში (ხსნარებში):
კადმიუმს შეუძლია იმოქმედოს როგორც კომპლექსური აგენტი, რომელიც კოორდინაციას უწევს 3, 4 ან 6 ლიგანდს:
განაცხადი
მისი ფიზიკური თვისებების გამო, კადმიუმს ფართო გამოყენება ჰპოვა ინჟინერიასა და მრეწველობაში (განსაკუთრებით 1950-იანი წლებიდან). მისი გამოყენების ძირითადი სფეროები: შავი ლითონების ანტიკოროზიული საფარისთვის (ე.წ. კადმიუმური საფარით), განსაკუთრებით ზღვის წყალთან შეხების შემთხვევაში, აგრეთვე ნიკელ-კადმიუმის ელექტრო აკუმულატორების წარმოებისთვის. და ბატარეები. კადმიუმი არის მრავალი შენადნობის შემადგენელი, როგორც დაბალი დნობის შენადნობები, რომლებიც გამოიყენება შედუღებად (მაგალითად, ვუდის ლითონის შენადნობი - 50% Bi, 25% Pb, 12,5% Sn, 12,5% Cd), ასევე ცეცხლგამძლე აცვიათ მდგრადი. (მაგალითად, ნიკელთან ერთად). კადმიუმი გამოიყენება ბირთვული რეაქტორების მოდერატორულ ღეროებში, კადმიუმის ზოგიერთ ნაერთს აქვს ნახევარგამტარული თვისებები და ა.შ. პლასტმასის წარმოება (მაგალითად, პოლივინილ ქლორიდი), თუმცა, ამჟამად, ტოქსიკურობის გამო, პრაქტიკულად არ გამოიყენება ამ მიზნებისათვის.
ჯანმრთელობის საფრთხე
კადმიუმი ერთ-ერთია იმ რამდენიმე ელემენტიდან, რომელიც არ ასრულებს სტრუქტურულ ფუნქციებს ადამიანის ორგანიზმში. ეს ელემენტი და მისი ნაერთები უკიდურესად ტოქსიკურია დაბალ კონცენტრაციებშიც კი. ის გროვდება ორგანიზმებსა და ეკოსისტემებში.
კადმიუმის მტვრის შესუნთქვა სწრაფად იწვევს სასუნთქი გზებისა და თირკმელების დაავადებებს, ხშირად ფატალურ დაავადებებს (ყველაზე ხშირად თირკმლის უკმარისობა). ნებისმიერი მნიშვნელოვანი რაოდენობის კადმიუმის შეწოვა იწვევს ღვიძლისა და თირკმელების დაუყოვნებლივ დაზიანებას. კადმიუმის შემცველი ნაერთები ასევე კანცეროგენულია. მონაცემები კადმიუმის კანცეროგენურობის შესახებ შეზღუდულია. ცხოველებზე ჩატარებულ ექსპერიმენტებში, კადმიუმის გამოყენების შედეგად სიმსივნეების რაოდენობის ზრდა არ დაფიქსირებულა. ეს ტენდენცია დაფიქსირდა მხოლოდ არაორგანული კადმიუმის ნაერთების შემცველი მტვრის ნაწილაკების ინჰალაციისას.
კადმიუმით მოწამვლა არის დაავადების მიზეზი, რომელიც პირველად იაპონიაში 1950-იან წლებში იყო აღწერილი და ეწოდა "Itai-itai" (რაც სიტყვასიტყვით ნიშნავს "მტკივა").
კადმიუმი- მეორე ჯგუფის გვერდითი ქვეჯგუფის ელემენტი, დ.ი.მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის მეხუთე პერიოდი, ატომური ნომრით 48. აღინიშნება სიმბოლო Cd (ლათ. კადმიუმი). რბილი მოქნილი დრეკადი ვერცხლის-თეთრი გარდამავალი ლითონი.
მკვეთრი ხასიათით გამოირჩეოდა რაიონის ექიმი როლოვი. ასე რომ, 1817 წელს მან ბრძანა, რომ ჰერმანის შენებეკის ქარხანაში წარმოებული თუთიის ოქსიდის შემცველი ყველა პრეპარატი გაყიდვიდან ამოღებულიყო. პრეპარატების გარეგნობით მას ეჭვი ეპარებოდა, რომ თუთიის ოქსიდში იყო დარიშხანი! (თუთიის ოქსიდი კვლავ გამოიყენება კანის დაავადებების დროს; მისგან მზადდება მალამოები, ფხვნილები, ემულსიები).
თავისი საქმის დასამტკიცებლად მკაცრმა აუდიტორმა საეჭვო ოქსიდი გახსნა მჟავაში და წყალბადის სულფიდი გადაუშვა ამ ხსნარში: ყვითელი ნალექი გადმოვარდა. დარიშხანის სულფიდები უბრალოდ ყვითელია!
ქარხნის მფლობელმა როლოვის გადაწყვეტილების გასაჩივრება დაიწყო. ის თავად იყო ქიმიკოსი და, პირადად რომ გაანალიზა პროდუქტის ნიმუშები, მათში დარიშხანი ვერ აღმოაჩინა. მან ანალიზის შედეგები მოახსენა როლოვს და ამავე დროს ჰანოვერის მიწის ხელისუფლებას. ხელისუფლებამ, რა თქმა უნდა, მოითხოვა ნიმუშები, რათა ანალიზისთვის გაეგზავნათ ერთ-ერთ ცნობილ ქიმიკოსთან. გადაწყდა, რომ როლოვსა და ჰერმანს შორის დავაში მოსამართლე უნდა ყოფილიყო პროფესორი ფრიდრიხ სტრომეიერი, რომელიც 1802 წლიდან იყო გეტინგენის უნივერსიტეტის ქიმიის კათედრა და ჰანოვერის ყველა აფთიაქის გენერალური ინსპექტორის თანამდებობა.
სტრომეიერს ჰერმანის ქარხნიდან არა მხოლოდ ოქსიდი, არამედ სხვა თუთიის პრეპარატებიც გაუგზავნეს, მათ შორის ZnCO3, საიდანაც ეს ოქსიდი იყო მიღებული. კალცინირებული თუთიის კარბონატის გამო, სტროჰმეიერმა მიიღო ოქსიდი, მაგრამ არა თეთრი, როგორც ეს უნდა ყოფილიყო, არამედ მოყვითალო. ქარხნის მფლობელმა შეღებვა რკინის ნაზავით ახსნა, მაგრამ სტრომეიერი ამ განმარტებით არ დაკმაყოფილდა. მეტი თუთიის პრეპარატების შეძენის შემდეგ, მან ჩაატარა მათი სრული ანალიზი და დიდი სირთულის გარეშე გამოყო გაყვითლების გამომწვევი ელემენტი. ანალიზმა თქვა, რომ ეს არ იყო დარიშხანი (როგორც როლოვმა თქვა), მაგრამ არა რკინა (როგორც ჰერმანი ამტკიცებდა).
ეს იყო ახალი, აქამდე უცნობი ლითონი, ქიმიურად ძალიან ჰგავს თუთიას. მხოლოდ მისი ჰიდროქსიდი, Zn(OH)2-ისგან განსხვავებით, არ იყო ამფოტერული, მაგრამ ჰქონდა გამოხატული ძირითადი თვისებები.
პერიოდული ცხრილის 48 ელემენტი თავისუფალ ფორმაში ახალი ელემენტი იყო თეთრი ლითონი, რბილი და არც თუ ისე ძლიერი, თავზე დაფარული მოყავისფრო ოქსიდის ფირით. სტრომეიერმა ამ ლითონს კადმიუმი უწოდა, რაც აშკარად მიუთითებს მის „თუთიის“ წარმოშობაზე: ბერძნული სიტყვა καδμεια დიდი ხანია აღნიშნავს თუთიის მადნებს და თუთიის ოქსიდს.
1818 წელს სტრომეიერმა გამოაქვეყნა დეტალური ინფორმაცია ახალი ქიმიური ელემენტის შესახებ და თითქმის მაშინვე დაიწყო მისი პრიორიტეტის ხელყოფა. პირველმა ისაუბრა იგივე როლოვმა, რომელიც ადრე თვლიდა, რომ გერმანული ქარხნის პრეპარატებში იყო დარიშხანი. სტრომეიერიდან მალევე, სხვა გერმანელმა ქიმიკოსმა, კერსტენმა, აღმოაჩინა ახალი ელემენტი სილეზიურ თუთიის საბადოში და დაარქვა მას mellin (ლათინური mellinus-დან, „ყვითელი, როგორც კომში“) წყალბადის სულფიდის მოქმედებით წარმოქმნილი ნალექის ფერის გამო. მაგრამ ეს იყო სტროჰმეიერის მიერ უკვე აღმოჩენილი კადმიუმი. მოგვიანებით ამ ელემენტს კიდევ ორი სახელი შესთავაზეს: კლაპროტიუმი - ცნობილი ქიმიკოსის მარტინ კლაპროტის პატივსაცემად და ჯუნონიუმი - 1804 წელს აღმოჩენილი ასტეროიდის ჯუნოს შემდეგ. მაგრამ სახელი, რომელიც ელემენტს მისმა აღმომჩენმა მისცა, მაინც დამკვიდრდა. მართალია, XIX საუკუნის პირველი ნახევრის რუსულ ქიმიურ ლიტერატურაში. კადმიუმს ხშირად კადმიუმს ეძახდნენ.
|
|||
| ატომის თვისებები | |||
|---|---|---|---|
| სახელი, სიმბოლო, ნომერი |
კადმიუმი / კადმიუმი (Cd), 48 |
||
| ატომური მასა (მოლური მასა) |
112,411 (8) ა. ე.მ. (გ/მოლი) |
||
| ელექტრონული კონფიგურაცია | |||
| ატომის რადიუსი | |||
| ქიმიური თვისებები | |||
| კოვალენტური რადიუსი | |||
| იონის რადიუსი | |||
| ელექტრონეგატიურობა |
1.69 (პოლინგის მასშტაბი) |
||
| ელექტროდის პოტენციალი | |||
| ჟანგვის მდგომარეობები | |||
| იონიზაციის ენერგია (პირველი ელექტრონი) |
867.2 (8.99) კჯ/მოლი (eV) |
||
| მარტივი ნივთიერების თერმოდინამიკური თვისებები | |||
| სიმკვრივე (n.a.) | |||
| დნობის ტემპერატურა | |||
| დუღილის ტემპერატურა | |||
| უდი. შერწყმის სითბო |
6.11 კჯ/მოლ |
||
| უდი. აორთქლების სითბო |
59,1 კჯ/მოლ |
||
| მოლური სითბოს მოცულობა |
26.0 ჯ/(კმოლი) |
||
| მოლური მოცულობა |
13.1 სმ³/მოლ |
||
| მარტივი ნივთიერების ბროლის ბადე | |||
| გისოსების სტრუქტურა |
ექვსკუთხა |
||
| გისოსების პარამეტრები |
a=2.979 c=5.618 Å |
||
| გ/ა თანაფარდობა | |||
| დებიე ტემპერატურა | |||
| სხვა მახასიათებლები | |||
| თბოგამტარობა |
(300 კ) 96,9 ვტ/(მ კ) |
||
