Cadmium(Cadmium), Cd, isang kemikal na elemento ng pangkat II ng Mendeleev Periodic Table; atomic number 48, atomic mass 112.40; puti, makintab, mabigat, malambot, malleable na metal. Ang elemento ay binubuo ng isang halo ng 8 stable isotopes na may mass number: 106 (1.215%), 108 (0.875%), 110 (12.39%), 111 (12.75%), 112 (24.07%), 113 (12 .26% ), 114 (28.86%), 116 (7.58%).
Sanggunian sa kasaysayan. Noong 1817, ang German chemist na si F. Stromeyer, sa panahon ng rebisyon ng isa sa mga parmasya, ay natuklasan na ang zinc carbonate na naroroon doon ay naglalaman ng isang admixture ng isang hindi kilalang metal, na namuo sa anyo ng dilaw na hydrogen sulfide mula sa isang acidic na solusyon. Tinawag ni Stromeyer ang metal na natuklasan niya ang cadmium (mula sa Greek kadmeia - hindi malinis na zinc oxide, pati na rin ang zinc ore). Malaya sa kanya, natuklasan ng mga Aleman na siyentipiko na sina K. Hermann, K. Karsten at W. Meissner ang cadmium sa Silesian zinc ores noong 1818.
Pamamahagi ng cadmium sa kalikasan. Ang Cadmium ay isang bihira at trace element na may clarke ng lithosphere na 1.3·10 -5% ayon sa timbang. Ang Cadmium ay nailalarawan sa pamamagitan ng paglipat sa mainit na tubig sa lupa kasama ng zinc at iba pang mga elemento ng chalcophile at konsentrasyon sa mga hydrothermal na deposito. Ang mineral spelerite ZnS sa ilang mga lugar ay naglalaman ng hanggang 0.5-1% Cd, hanggang sa maximum na 5%. Hindi gaanong karaniwan ang Greenockite CdS. Ang Cadmium ay puro sa marine sedimentary rocks - shales (Mansfeld, Germany), sa sandstones, kung saan ito ay nauugnay din sa zinc at iba pang mga elemento ng chalcophile. Tatlong napakabihirang independiyenteng mineral ng Cadmium ang kilala sa biosphere - carbonate CdCO 3 (stave), oxide CdO (monteponite) at selenide CdSe.
Mga pisikal na katangian ng cadmium. Ang kristal na sala-sala ng Cadmium ay heksagonal, a = 2.97311 Å, c = 5.60694 Å (sa 25 °C); atomic radius 1.56 Å, ionic radius Cd 2+ 1.03 Å. Density 8.65 g / cm 3 (20 ° C), t pl 320.9 ° C, t kip 767 ° C, thermal expansion coefficient 29.8 10 -6 (sa 25 ° C); thermal conductivity (sa 0°C) 97.55 W/(m K) o 0.233 cal/(cm sec °C); tiyak na kapasidad ng init (sa 25 °C) 225.02 J/(kg K) o 0.055 cal/(g °C); electrical resistivity (sa 20 °C) 7.4 10 -8 ohm m (7.4 10 -6 ohm cm); temperatura koepisyent ng electrical resistance 4.3 10 -3 (0-100 ° C). Lakas ng makunat 64 MN / m 2 (6.4 kgf / mm 2), pagpahaba 20%, tigas ng Brinell 160 MN / m 2 (16 kgf / mm 2).
Mga kemikal na katangian ng cadmium. Alinsunod sa panlabas na electronic configuration ng 4d 10 5s 2 atom, ang valency ng Cadmium sa mga compound ay 2. Ang Cadmium ay nababahiran sa hangin, na natatakpan ng manipis na pelikula ng CdO oxide, na nagpoprotekta sa metal mula sa karagdagang oksihenasyon. Kapag malakas na pinainit sa hangin, ang Cadmium ay nasusunog sa CdO oxide - isang mala-kristal na pulbos mula sa mapusyaw na kayumanggi hanggang sa maitim na kayumanggi ang kulay, density 8.15 g/cm 3 ; sa 700°C CdO sublimates nang hindi natutunaw. Direktang pinagsasama ang Cadmium sa mga halogens; ang mga compound na ito ay walang kulay; Ang CdCl 2 , CdBr 2 at CdI 2 ay napakadaling natutunaw sa tubig (mga 1 bahagi ng anhydrous salt sa 1 bahagi ng tubig sa 20 ° C), ang CdF 2 ay mas mahirap matunaw (1 bahagi sa 25 bahagi ng tubig). Sa sulfur, ang cadmium ay bumubuo ng lemon-dilaw hanggang kahel-pulang CdS sulfide, hindi matutunaw sa tubig at mga dilute na acid. Ang Cadmium ay madaling natutunaw sa nitric acid sa pagpapalabas ng nitrogen oxides at pagbuo ng nitrate, na nagbibigay ng hydrate Cd (NOa) 2 4H 2 O. Mula sa mga acid - hydrochloric at dilute sulfuric Ang Cadmium ay dahan-dahang naglalabas ng hydrogen, kapag ang mga solusyon ay sumingaw, ang chloride hydrates Ang 2CdCl 2 ay nagkikristal mula sa kanila 5H 2 O at sulfate 3CdSO 4 8H 2 O. Ang mga solusyon sa asin ng Cadmium ay acidic dahil sa hydrolysis; Ang mga caustic alkalis ay namuo ng puting hydroxide Cd (OH) 2 mula sa kanila, hindi matutunaw sa labis sa reagent; gayunpaman, sa ilalim ng pagkilos ng mga puro alkali na solusyon sa Cd (OH) 2, ang mga hydrooxocadmates, halimbawa Na 2, ay nakuha. Ang Cd 2+ cation ay madaling bumubuo ng mga kumplikadong ion na may ammonia 2+ at may cyan 2- at 4-. Maraming basic, double at kumplikadong Cadmium salts ang kilala. Ang mga compound ng Cadmium ay nakakalason; lalong mapanganib ang paglanghap ng mga singaw ng oksido nito.
Pagkuha ng Cadmium. Ang Cadmium ay nakukuha mula sa mga by-product ng pagproseso ng zinc, lead-zinc at copper-zinc ores. Ang mga produktong ito (na naglalaman ng 0.2-7% Cadmium) ay ginagamot ng dilute sulfuric acid, na tumutunaw sa Cadmium at zinc oxides. Ang Cadmium ay namuo mula sa solusyon na may zinc dust; ang spongy residue (isang pinaghalong Cadmium at zinc) ay natutunaw sa dilute sulfuric acid at ang Cadmium ay nahiwalay sa pamamagitan ng electrolysis ng solusyon na ito. Ang electrolytic cadmium ay natutunaw sa ilalim ng isang layer ng caustic soda at inihagis sa mga stick; kadalisayan ng metal - hindi bababa sa 99.98%.
Ang paggamit ng cadmium. Ang metallic cadmium ay ginagamit sa mga nuclear reactor, para sa anti-corrosion at decorative coatings, at sa mga baterya. Ang Cadmium ay nagsisilbing batayan ng ilang bearing alloys, ay bahagi ng low-melting alloys (halimbawa, Wood's alloy). Ang mga mababang-natutunaw na haluang metal ay ginagamit para sa paghihinang ng salamin na may metal, sa mga awtomatikong pamatay ng apoy, para sa manipis at kumplikadong mga paghahagis sa mga molde ng plaster, at iba pa. Cadmium sulfide (cadmium yellow) - pintura para sa pagpipinta. Ang Cadmium sulfate at amalgam ay ginagamit sa normal na Weston cell.
Cadmium sa katawan. Ang nilalaman ng cadmium sa mga halaman ay 10 -4% (bawat tuyong bagay); sa ilang mga hayop (spongha, coelenterates, worm, echinoderms at tunicates) - 4-10 -5 - 3-10 -3% ng dry matter. Natagpuan sa lahat ng vertebrates. Ang atay ay pinakamayaman sa cadmium. Ang Cadmium ay nakakaapekto sa metabolismo ng karbohidrat, ang synthesis ng hippuric acid sa atay, at ang aktibidad ng ilang mga enzyme.
DEPINISYON
Cadmium ay ang ikaapatnapu't walong elemento ng Periodic Table. Pagtatalaga - Cd mula sa Latin na "cadmium". Matatagpuan sa ikalimang yugto, pangkat ng IIB. Tumutukoy sa mga metal. Ang pangunahing singil ay 48.
Sa mga katangian nito, ang cadmium ay katulad ng zinc at kadalasang matatagpuan bilang isang karumihan sa mga zinc ores. Sa mga tuntunin ng pagkalat sa kalikasan, ito ay makabuluhang mas mababa sa zinc: ang nilalaman ng cadmium sa crust ng lupa ay halos 10 -5% (wt.).
Ang Cadmium ay isang kulay-pilak na puti (Fig. 1), malambot, malleable, malleable na metal. Sa isang serye ng mga boltahe, ito ay higit pa sa zinc, ngunit nauuna sa hydrogen at pinapalitan ang huling mga acid. Dahil ang Cd (OH) 2 ay isang mahinang electrolyte, ang mga cadmium salt ay hydrolyzed at ang kanilang mga solusyon ay acidic.
kanin. 1. Cadmium. Hitsura.
Atomic at molekular na bigat ng cadmium
Relatibong molekular na timbang ng isang substance(M r) ay isang numero na nagpapakita kung gaano karaming beses ang mass ng isang partikular na molekula ay mas malaki kaysa sa 1/12 ng mass ng isang carbon atom, at relatibong atomic mass ng isang elemento(A r) - kung gaano karaming beses ang average na masa ng mga atom ng isang elemento ng kemikal ay mas malaki kaysa sa 1/12 ng masa ng isang carbon atom.
Dahil ang cadmium ay umiiral sa libreng estado sa anyo ng mga molekula ng monatomic Cd, ang mga halaga ng mga atomic at molekular na masa nito ay nag-tutugma. Ang mga ito ay katumbas ng 112.411.
Isotopes ng cadmium
Nabatid na sa kalikasan ang cadmium ay matatagpuan sa anyo ng walong matatag na isotopes, dalawa sa mga ito ay radioactive (113 Cd, 116 Cd): 106 Cd, 108 Cd, 110 Cd, 111 Cd, 112 Cd at 114 Cd. Ang kanilang mga mass number ay 106, 108, 110, 111, 112, 113, 114 at 116 ayon sa pagkakabanggit. Ang nucleus ng atom ng cadmium isotope 106 Cd ay naglalaman ng apatnapu't walong proton at limampu't walong neutron, at ang natitirang isotopes ay naiiba lamang dito sa bilang ng mga neutron.
Mga ion ng Cadmium
Sa panlabas na antas ng enerhiya ng cadmium atom, mayroong dalawang electron na valence:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 .
Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng kemikal, ibinibigay ng cadmium ang mga valence electron nito, i.e. ang kanilang donor, at nagiging positively charged ion:
Cd 0 -2e → Cd 2+.
Molecule at atom ng cadmium
Sa malayang estado, ang cadmium ay umiiral sa anyo ng mga molekulang monatomic na Cd. Narito ang ilang mga katangian na nagpapakilala sa atom at molekula ng cadmium:
Mga haluang metal ng cadmium
Ang Cadmium ay kasama bilang isang bahagi sa ilang mga haluang metal. Halimbawa, ang mga tansong haluang metal na naglalaman ng humigit-kumulang 1% na cadmium (cadmium bronze) ay ginagamit para sa paggawa ng mga wire ng telegrapo, telepono, trolleybus, dahil ang mga haluang ito ay may higit na lakas at paglaban sa pagsusuot kaysa sa tanso. Ang ilang mga magaan na haluang metal, tulad ng mga ginagamit sa mga awtomatikong pamatay ng apoy, ay naglalaman ng cadmium.
Mga halimbawa ng paglutas ng problema
HALIMBAWA 1
HALIMBAWA 2
| Mag-ehersisyo | Anong complex ang nananaig sa isang solusyon na naglalaman ng 1×10 -2 M cadmium (II) at 1 M ammonia? |
| Desisyon | Sa isang solusyon na naglalaman ng mga cadmium ions at ammonia, ang mga sumusunod na equilibria ay itinatag: 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+. Mula sa mga lookup table b 1 = 3.24×10 2 , b 2 = 2.95×10 4 , b 3 = 5.89×10 5 , b 4 = 3.63×10 6 . Isinasaalang-alang na c(NH 3) >> c(Cd), ipinapalagay namin na \u003d c (NH 3) \u003d 1M. Kinakalkula namin ang isang 0: |
Cadmium - hindi karaniwang nakakalason at hindi alam
isang malawak na hanay ng pilak na mapanganib na metal
Mga nakakalason at nakalalasong bato at mineral
Cadmium(Latin Cadmium, na tinutukoy ng simbolong Cd) ay isang elemento na may atomic number 48 at atomic mass na 112.411. Ito ay isang elemento ng pangalawang subgroup ng pangalawang pangkat, ang ikalimang yugto ng periodic system ng mga elemento ng kemikal ng D.I. Mendeleev. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang isang simpleng substance na cadmium ay isang mabigat (density na 8.65 g / cm3 - mas magaan kaysa sa uranium) malambot na malleable ductile transition metal pilak puti mga kulay (hindi nilalamon ang laman, tulad ng "Kerbersky stone" ng rehiyon ng Zhytomyr ng Ukraine - hindi uranium oxide pitchblende, brown na mapanganib na bato). Nasa litrato - cadmium sulfide, greenockite(mga crust sa lupa dilaw mga kulay).
Ang natural na cadmium ay binubuo ng walong isotopes, anim sa mga ito ay matatag: 106Cd (isotope abundance 1.22%), 108Cd (0.88%), 110Cd (12.39%), 111Cd (12.75%), 112Cd (24, 04Cd%), (24, 04Cd%) %). Natuklasan ang radioactivity para sa dalawa pang natural na isotopes: 113Cd (isotopic abundance 12.22%, β-decay na may kalahating buhay na 7.7∙1015 taon) at 116Cd (isotopic abundance 7.49%, double β-decay na may kalahating buhay na ∙3.0 . 1019 taon).
Ang Cadmium ng periodic system ay bahagyang inilarawan ng propesor ng Aleman na si Friedrich Stromeyer noong 1817 (nakikilala mula sa zinc). Ang mga parmasyutiko ng Magdeburg, kapag nag-aaral ng mga paghahanda na naglalaman ng zinc oxide ZnO, ay pinaghihinalaang ang pagkakaroon ng arsenic sa kanila (isang katalista para sa oksihenasyon mula sa sulfide). Dahil ang zinc oxide ay kasama sa maraming mga ointment, pulbos at emulsion na ginagamit para sa iba't ibang mga sakit sa balat, ang mga inspektor ay tiyak na ipinagbabawal ang pagbebenta ng mga kahina-hinalang gamot.
Naturally, ang tagagawa ng mga gamot, na nagtatanggol sa kanyang mga personal na interes, ay humingi ng pagsusuri. Si Stromeyer ay kumilos bilang isang dalubhasa. Inihiwalay niya ang isang brown-brown oxide mula sa ZnO, binawasan ito ng hydrogen at nakuha ang isang silver-white metal, na tinawag niyang "cadmium" (mula sa Greek kadmeia - zinc oxide, din zinc ore). Anuman si Propesor Stromeyer, ang cadmium ay natuklasan sa Silesian zinc ores (satellite) ng isang grupo ng mga siyentipiko - K. Hermann, K. Carsten at W. Meisner noong 1818.
Ang Cadmium ay sumisipsip ng mga mabagal na neutron, sa kadahilanang ito ang mga cadmium rod ay ginagamit sa mga nuclear reactor upang kontrolin ang rate ng isang chain reaction (ChNPP). Ginagamit ang Cadmium sa mga alkaline na baterya at kasama bilang isang bahagi sa ilang mga haluang metal. Kaya, halimbawa, ang mga tansong haluang metal na naglalaman ng humigit-kumulang 1% Cd (cadmium bronze) ay ginagamit para sa paggawa ng telegrapo, telepono, trolleybus at tram wire, mga cable ng subway, dahil ang mga haluang ito ay may higit na lakas at paglaban sa pagsusuot kaysa sa tanso.
Greenockite (dilaw na dope) sa calcite. Yunnan, China. 7x5 cm. Larawan: A.A. Evseev.
Ang isang bilang ng mga fusible alloy, tulad ng mga ginagamit sa mga fire extinguisher, ay naglalaman ng cadmium. Bilang karagdagan, ang cadmium ay bahagi ng substandard na mga haluang metal ng alahas (paghihinang pagkatapos ng pagsingaw ng bahagi ng amalgam mula sa mga haluang metal ng amalgam na sumabog dahil sa temperatura at ipinagbabawal sa bukas na pagbebenta - mga amalgam ng ginto, pilak at platinum na may nakakalason na mercury).
Ang metal na ito ay ginagamit para sa cadmium plating ng mga produktong bakal, dahil nagdadala ito ng isang oxide film sa ibabaw nito, na may proteksiyon na epekto. Ang katotohanan ay na sa tubig dagat at sa maraming iba pang media, ang cadmium plating ay mas epektibo kaysa sa galvanizing. Ang Cadmium ay may mahabang kasaysayan ng paggamit sa homeopathic (pangunahing paggamot na may mga herbs at microdoses - ang tinatawag na "Biologically Active Supplements in Food" - dietary supplements at animal feed) na gamot. Ang mga compound ng Cadmium ay nakahanap din ng malawak na aplikasyon - ang cadmium sulfide ay ginagamit upang gumawa ng dilaw na pintura at mga kulay na baso, at ang cadmium fluoroborate ay isang flux na ginagamit upang maghinang ng aluminyo at iba pang mga metal.
Ang Cadmium ay matatagpuan sa katawan ng mga vertebrates (buto, ligaments, tendon at kalamnan), ito ay itinatag na ito ay nakakaapekto sa carbon metabolismo, ang aktibidad ng isang bilang ng mga enzymes at ang synthesis ng hippuric acid sa atay. Gayunpaman, ang mga cadmium compound ay nakakalason, at ang metal mismo ay isang carcinogen. Lalo na mapanganib ang paglanghap ng mga singaw ng cadmium oxide CdO, ang mga nakamamatay na kaso ay hindi karaniwan. Ang pagtagos ng cadmium sa gastrointestinal tract ay nakakapinsala din, ngunit walang mga kaso ng nakamamatay na pagkalason na naitala, malamang na ito ay dahil sa ang katunayan na ang katawan ay naghahangad na mapupuksa ang lason (pagsusuka).
Mga katangian ng biyolohikal
Lumalabas na ang cadmium ay naroroon sa halos lahat ng mga nabubuhay na organismo - sa terrestrial na nilalaman ng cadmium ay humigit-kumulang katumbas ng 0.5 mg bawat 1 kg ng masa, sa mga organismo ng dagat (mga espongha, coelenterates, echinoderms, worm ng Karagatang Pasipiko) - mula 0.15 hanggang 3 mg / kg, ang nilalaman ng cadmium sa mga halaman ay tungkol sa 10-4% (sa dry matter). Sa kabila ng pagkakaroon ng cadmium sa karamihan ng mga nabubuhay na organismo, ang tiyak na pisyolohikal na kahalagahan nito ay hindi pa ganap na naitatag (growth hormone). Nalaman ng mga siyentipiko na ang elementong ito ay nakakaapekto sa metabolismo ng karbohidrat, ang synthesis ng hippuric acid sa atay, ang aktibidad ng isang bilang ng mga enzyme, pati na rin ang metabolismo ng zinc, tanso, iron at calcium sa katawan (isang paboritong bato ng mga bodybuilder na nagpapataas ng mass ng kalamnan at nagpapalakas ng kanilang mga buto sa sports - sa microdoses).
Greenockite (dilaw). Kulot na bulkan, tungkol sa. Iturup, Kuril Islands, Russia. Larawan: A.A. Evseev.
Maaaring ibigay para sa talc, sulfur at iba pang mineral na tulad ng greenoctite
May isang mungkahi, na sinusuportahan ng pananaliksik, na ang mga mikroskopikong halaga ng cadmium sa pagkain ay maaaring pasiglahin ang paglaki ng katawan sa mga mammal. Para sa kadahilanang ito, matagal nang niraranggo ng mga siyentipiko ang cadmium bilang isang conditionally essential trace element, iyon ay, mahalaga, ngunit nakakalason sa ilang mga dosis. Ang katawan ng isang malusog na tao ay naglalaman ng isang maliit na halaga ng cadmium. Inaawit sa sinaunang Griyego at Romanong epiko - Cadmeus(lugar kalakalan ng lason sa timog-silangan ng Europa ("Shield on the gates of Tsaregrad", Istanbul), sa Greece (porticos at amphitheater) at sa Mediterranean malapit sa Turkey - isang gamot). Sa balbal mga minero at mga minero ng bato kadmyum tinawag" lason ng ahas" (jargon).
Ang Cadmium ay isa sa pinaka nakakalason na mabibigat na metal- sa Russia (metrology) ito ay itinalaga sa 2nd hazard class - highly hazardous substances - na kinabibilangan ng antimony, strontium, phenol at iba pang nakakalason na substance (katumbas ng ADR mapanganib na mga kalakal N 6 - lason, bungo at crossbones sa isang rhombus). Sa Bulletin of the Russian Federation on Environmental Safety and Poison Transportation Technologies "Problems of Chemical Safety" na may petsang Abril 29, 1999, ang cadmium ay lumilitaw bilang "ang pinaka-mapanganib na ecotoxicant sa pagliko ng milenyo"!
Tulad ng iba pang mabibigat na metal, ang cadmium ay isang pinagsama-samang lason, iyon ay, maaari itong maipon sa katawan - ang kalahating buhay nito ay mula 10 hanggang 35 taon. Sa edad na limampu, ang katawan ng tao ay makakaipon mula 30 hanggang 50 mg ng cadmium. Ang mga pangunahing "depot" ng cadmium sa katawan ng tao ay ang mga bato, na naglalaman ng 30 hanggang 60% ng kabuuang halaga ng metal na ito sa katawan, at ang atay (20-25%). Ang mga sumusunod ay nakakapag-ipon ng cadmium sa mas maliit na lawak: ang pancreas, spleen, tubular bones, at iba pang organ at tissue. Ang maliit na halaga ng cadmium ay naroroon kahit sa dugo. Gayunpaman, hindi tulad ng lead o mercury, ang cadmium ay hindi pumapasok sa utak.
Para sa karamihan, ang cadmium sa katawan ay nasa isang nakatali na estado - kasama ang protina na metallothionein - ito ay isang uri ng mekanismo ng proteksiyon, ang reaksyon ng katawan sa pagkakaroon ng isang mabigat na metal. Sa form na ito, ang cadmium ay hindi gaanong nakakalason, gayunpaman, kahit na nakatali, hindi ito nagiging hindi nakakapinsala - na naipon sa paglipas ng mga taon, ang metal na ito ay maaaring humantong sa pagkagambala sa mga bato at isang pagtaas ng posibilidad ng mga bato sa bato. Higit na mas mapanganib ang cadmium, na nasa ionic form, dahil ito ay chemically na napakalapit sa zinc at kayang palitan ito sa biochemical reactions, na kumikilos bilang pseudo-activator o, sa kabaligtaran, isang inhibitor ng zinc-containing proteins at enzymes.
Ang Cadmium ay nagbubuklod sa cytoplasmic at nuclear na materyal ng mga selula ng isang buhay na organismo at sinisira ang mga ito, binabago ang aktibidad ng maraming mga hormone at enzyme, na ipinaliwanag sa pamamagitan ng kakayahang magbigkis ng mga grupo ng sulfhydryl (-SH). Bilang karagdagan, ang cadmium, dahil sa kalapitan ng ionic radii ng calcium at cadmium, ay kayang palitan ang calcium sa bone tissue. Ang parehong sitwasyon ay sa bakal, na kayang palitan ng cadmium. Para sa kadahilanang ito, ang kakulangan ng calcium, zinc at iron sa katawan ay maaaring humantong sa isang pagtaas sa pagsipsip ng cadmium mula sa gastrointestinal tract hanggang sa 15-20%. Ito ay pinaniniwalaan na ang isang hindi nakakapinsalang pang-araw-araw na dosis ng cadmium para sa isang may sapat na gulang ay 1 μg ng cadmium bawat 1 kg ng timbang ng katawan, ang malaking halaga ng cadmium ay lubhang mapanganib sa kalusugan.
Ano ang mga mekanismo ng pagpasok ng cadmium at mga compound nito sa katawan? Nangyayari ang pagkalason kapag ang inuming tubig (ang maximum na limitasyon sa konsentrasyon para sa inuming tubig ay 0.01 mg/l) na kontaminado ng basurang naglalaman ng cadmium, gayundin kapag kumakain ng mga gulay at butil na tumutubo sa mga lupain na matatagpuan malapit sa mga refinery ng langis at mga negosyong metalurhiko. Ang paggamit ng mga kabute mula sa naturang mga teritoryo ay lalong mapanganib, dahil, ayon sa ilang impormasyon, nakakaipon sila ng higit sa 100 mg ng cadmium bawat kg ng kanilang sariling timbang. Ang paninigarilyo ay isa pang pinagmumulan ng paggamit ng cadmium sa katawan, kapwa ng naninigarilyo mismo at ng mga tao sa paligid niya, dahil ang metal ay matatagpuan sa usok ng tabako.
Ang mga katangiang palatandaan ng talamak na pagkalason ng cadmium ay, tulad ng nabanggit kanina, pinsala sa bato, pananakit ng kalamnan, pagkasira ng tissue ng buto, at anemia. Ang talamak na pagkalason sa pagkain na may cadmium ay nangyayari kapag ang malalaking solong dosis ay iniinom kasama ng pagkain (15-30 mg) o may tubig (13-15 mg). Kasabay nito, ang mga palatandaan ng talamak na gastroenteritis ay sinusunod - pagsusuka, pananakit at kombulsyon sa rehiyon ng epigastric, gayunpaman, ang mga kaso ng nakamamatay na pagkalason na may mga compound ng cadmium na pumasok sa katawan na may pagkain ay hindi alam ng agham, ngunit ayon sa mga pagtatantya ng WHO, isang Ang nakamamatay na solong dosis ay maaaring 350-3500 mg.
Higit na mapanganib ang pagkalason ng cadmium sa pamamagitan ng paglanghap ng mga singaw nito (CdO) o alikabok na naglalaman ng cadmium (bilang panuntunan, nangyayari ito sa mga industriya na may kaugnayan sa paggamit ng cadmium) - katulad ng likidong mercury at pulang cinnabar (sa pamamagitan ng toxicity). Ang mga sintomas ng naturang pagkalason ay ang pulmonary edema, sakit ng ulo, pagduduwal o pagsusuka, panginginig, panghihina, at pagtatae (diarrhea). Bilang resulta ng naturang pagkalason, naitala ang mga pagkamatay.
Ang antidote para sa pagkalason ng cadmium ay selenium, na tumutulong upang mabawasan ang pagsipsip ng cadmium (gumagana sila sa mga copier at printer sa mga modernong data center at mga refill cartridge para sa kagamitan sa opisina). Gayunpaman, ang isang balanseng paggamit ng selenium ay kinakailangan pa rin, ito ay dahil sa ang katunayan na ang labis nito sa katawan ay humahantong sa isang pagbawas sa nilalaman ng asupre (bumubuo ng sulfur sulfide - nagbubuklod dito), at ito ay tiyak na hahantong sa katotohanan na ang cadmium ay muling sisipsipin ng katawan.
Interesanteng kaalaman
Ito ay itinatag na ang isang sigarilyo ay naglalaman ng mula 1 hanggang 2 micrograms ng cadmium. Lumalabas na ang isang taong naninigarilyo ng isang pakete ng sigarilyo kada araw (20 pcs.) ay nakakakuha ng humigit-kumulang 20 micrograms ng cadmium! Ang panganib ay nakasalalay sa katotohanan na ang pagsipsip ng cadmium sa pamamagitan ng mga baga maximum- mula 10 hanggang 20%, kaya, sa katawan ng isang naninigarilyo, mula 2 hanggang 4 micrograms ng cadmium ay nasisipsip sa bawat pakete ng sigarilyo! Ang carcinogenic effect ng nikotina na nakapaloob sa usok ng tabako, bilang panuntunan, ay nauugnay sa pagkakaroon ng cadmium, at hindi ito pinanatili kahit na sa pamamagitan ng mga filter ng carbon - kanser sa baga.
Ang isang halimbawa ng talamak na pagkalason ng cadmium na may maraming nakamamatay na kinalabasan ay inilarawan noong huling bahagi ng 1950s. Sa teritoryo ng Japan, may mga kaso ng sakit na tinawag ng mga lokal na "itai-itai" ("Italian disease"), na maaari ding isalin sa lokal na diyalekto bilang "oh, how it hurts!" (pagkalason). Ang mga sintomas ng sakit ay matinding pananakit ng lumbar, na, sa paglaon, ay sanhi ng hindi maibabalik na pinsala sa bato; matinding pananakit ng kalamnan. Ang malawakang pagkalat ng sakit at ang matinding kurso nito ay sanhi ng mataas na polusyon sa kapaligiran sa Japan noong panahong iyon at ang partikular na diyeta ng mga Hapones (ang bigas at pagkaing-dagat ay nag-iipon ng malaking halaga ng cadmium). Napag-alaman na ang mga nagkasakit ng sakit na ito ay kumakain ng humigit-kumulang 600 micrograms ng cadmium araw-araw!
Sa kabila ng katotohanan na ang cadmium ay kinikilala bilang isa sa mga pinaka-nakakalason na sangkap, natagpuan din nito ang aplikasyon sa gamot! Kaya, ipinasok sa dibdib ng isang pasyente na nagdurusa sa pagpalya ng puso, ang isang nickel-cadmium na baterya ay nagbibigay ng enerhiya sa isang mekanikal na stimulator ng puso. Ang kaginhawahan ng naturang baterya ay ang pasyente ay hindi kailangang humiga sa operating table upang mag-recharge o palitan ito. Para sa walang patid na buhay ng baterya, sapat na na magsuot ng espesyal na magnetized jacket minsan sa isang linggo sa loob lamang ng isang oras at kalahati.
Ginagamit ang Cadmium sa homeopathy, pang-eksperimentong gamot, at kamakailan lamang ay ginamit ito upang lumikha ng mga bagong gamot na anticancer.
Ang metal na haluang metal ng kahoy, na naglalaman ng 50% bismuth, 12.5% tin, 25% lead, 12.5% cadmium, ay maaaring matunaw sa kumukulong tubig. Ang haluang metal ay naimbento noong 1860 ng engineer na si B. Wood ) Maraming mga kakaibang katotohanan ang nauugnay sa ang mababang-natutunaw na haluang ito: una, ang mga unang titik ng mga bahagi ng haluang metal ng Wood ay bumubuo ng pagdadaglat na "WAX", at pangalawa, ang imbensyon ay iniuugnay din sa pangalan ni B. Wood - Amerikanong pisiko na si Robert Williams Wood, na isinilang pagkalipas ng walong taon. ( nag-away ang mga kapantay sa VAK).
Hindi pa katagal, ang cadmium ng periodic system ay pumasok sa "armament" ng pulisya at mga forensic na espesyalista: sa tulong ng pinakamanipis na layer ng cadmium na idineposito sa ibabaw na sinusuri, posible na makilala ang mga fingerprint ng tao.
Ang mga siyentipiko ay nagtatag ng isang kagiliw-giliw na katotohanan: ang cadmium na lata sa kapaligiran ng mga rural na lugar ay may mas higit na paglaban sa kaagnasan kaysa sa kapaligiran ng mga pang-industriyang lugar. Ang ganitong patong ay nabigo lalo na kung ang nilalaman ng sulfurous o sulfuric anhydride ay nadagdagan sa hangin.
Noong 1968, natuklasan ng isa sa mga opisyal ng kalusugan ng US (Dr. Carroll) ang isang direktang kaugnayan sa pagitan ng dami ng namamatay mula sa mga sakit sa cardiovascular at ang nilalaman ng cadmium sa kapaligiran. Nakarating siya sa gayong mga konklusyon sa pamamagitan ng pagsusuri sa datos ng 28 lungsod. Sa apat sa kanila - New York, Chicago, Philadelphia at Indianapolis - ang nilalaman ng cadmium sa hangin ay mas mataas kaysa sa ibang mga lungsod; mas mataas din ang proporsyon ng mga namamatay dahil sa sakit sa puso.
Bilang karagdagan sa mga "standard" na mga hakbang upang limitahan ang mga paglabas ng cadmium sa kapaligiran, tubig at lupa (mga filter at tagapaglinis sa mga negosyo, pag-alis ng mga pabahay at crop field mula sa mga naturang negosyo), ang mga siyentipiko ay gumagawa din ng mga bago - promising. Kaya ang mga siyentipiko sa bay ng Mississippi River ay nagtanim ng mga water hyacinth, na naniniwala na sa kanilang tulong posible na linisin ang tubig mula sa mga elemento tulad ng cadmium at mercury.
Kwento
Alam ng kasaysayan ang maraming "mga pagtuklas" na ginawa sa panahon ng mga gawa-gawang pagsusuri, pagsusuri, at rebisyon. Gayunpaman, ang mga naturang natuklasan ay mas kriminal sa kalikasan kaysa sa siyentipiko. Gayunpaman, nagkaroon ng ganoong kaso nang ang rebisyon na nagsimula sa kalaunan ay humantong sa pagtuklas ng isang bagong elemento ng kemikal. Nangyari ito sa Alemanya noong simula ng ika-19 na siglo. Sinuri ng doktor ng distrito na si R. Rolov ang mga parmasya ng kanyang distrito, sa panahon ng pag-audit - sa isang bilang ng mga parmasya malapit sa Magdeburg - natuklasan niya ang zinc oxide, ang hitsura nito ay nagpukaw ng hinala at iminungkahi na naglalaman ito ng arsenic (pharmacolyte). Upang kumpirmahin ang mga pagpapalagay, dissolved ni Rolov ang nasamsam na gamot sa acid at ipinasa ito sa isang solusyon ng hydrogen sulfide, na humantong sa pag-ulan ng isang dilaw na precipitate, katulad ng arsenic sulfide. Lahat ng mga kahina-hinalang gamot - mga ointment, pulbos, emulsyon, pulbos - ay agad na binawi sa pagbebenta.
Ang ganitong hakbang ay nagalit sa may-ari ng pabrika sa Schenebek, na gumawa ng lahat ng mga gamot na tinanggihan ni Rolov. Ang negosyanteng ito - si Herman, bilang isang chemist sa pamamagitan ng propesyon, ay nagsagawa ng kanyang sariling pagsusuri sa mga kalakal. Ang pagkakaroon ng pagsubok sa lahat ng arsenal ng mga eksperimento na kilala sa oras na iyon para sa pagtuklas ng arsenic, siya ay kumbinsido na ang kanyang mga produkto ay dalisay sa paggalang na ito, at ang bakal, na nalilito sa auditor, ay nagbigay ng dilaw na kulay ng zinc oxide.
Nang maiulat ang mga resulta ng kanyang mga eksperimento kay Rolov at sa mga awtoridad ng lupain ng Hanover, hiniling ni Herman ang isang independiyenteng pagsusuri at kumpletong "rehabilitasyon" ng kanyang produkto. Bilang resulta, napagpasyahan na alamin ang opinyon ni Propesor Stromeyer, na namuno sa Departamento ng Chemistry sa Unibersidad ng Göttingen, at kasabay na humawak sa posisyon ng Inspector General ng lahat ng mga parmasya ng Hanoverian. Naturally, ang Stromeyer ay ipinadala para sa pag-verify hindi lamang zinc oxide, kundi pati na rin ang iba pang mga paghahanda ng zinc mula sa pabrika ng Shenebek, kabilang ang zinc carbonate, kung saan nakuha ang oxide na ito.
Sa pamamagitan ng calcining zinc carbonate ZnCO3, nakuha ni Friedrich Stromeyer ang oxide, ngunit hindi puti, tulad ng nararapat, ngunit madilaw-dilaw. Bilang resulta ng karagdagang pananaliksik, lumabas na ang mga gamot ay hindi naglalaman ng alinman sa arsenic, gaya ng iminungkahi ni Rolov, o bakal, gaya ng naisip ng Aleman. Ang dahilan para sa hindi pangkaraniwang kulay ay isang ganap na naiibang metal - dating hindi kilala at halos kapareho sa mga katangian sa sink. Ang pagkakaiba lamang ay ang hydroxide nito, hindi katulad ng Zn (OH) 2, ay hindi amphoteric, ngunit binibigkas ang mga pangunahing katangian.
Pinangalanan ni Stromeyer ang bagong metal na cadmium, na nagpapahiwatig ng malakas na pagkakatulad ng bagong elemento sa zinc - ang salitang Griyego na καδμεια (kadmeia) ay matagal nang tinutukoy ang zinc ores (halimbawa, smithsonite ZnCO3) at zinc oxide. Sa turn, ang salitang ito ay nagmula sa pangalan ng Phoenician Cadmus, na, ayon sa alamat, ang unang nakahanap ng zinc stone at natuklasan ang kakayahang magbigay ng tanso (kapag natunaw mula sa ore) ng isang gintong kulay. Ayon sa mga sinaunang alamat ng Greek, mayroong isa pang Cadmus - isang bayani na natalo ang Dragon at nagtayo ng kuta ng Cadmeus sa mga lupain ng kaaway na natalo niya, sa paligid kung saan ang mahusay na pitong-gate na lungsod ng Thebes ay kasunod na lumago. Sa mga wikang Semitiko, ang "kadmos" ay nangangahulugang "silangan" o "serpentine" (Fergana, Kyrgyzstan, Central Asia - may mga lugar kung saan nag-iipon ang mga ahas), na, marahil, ay nagtatayo ng pangalan ng mineral mula sa mga lugar ng pagkuha o pag-export nito. mula sa alinmang silangang bansa o lalawigan.
Noong 1818, inilathala ni Friedrich Stromeyer ang isang detalyadong paglalarawan ng metal, ang mga katangian kung saan napag-aralan na niyang mabuti. Sa libreng anyo nito, ang bagong elemento ay isang puting metal, malambot at hindi masyadong malakas, na natatakpan ng isang brownish oxide film sa itaas. Sa lalong madaling panahon, tulad ng madalas na kaso, ang prayoridad ni Strohmeyer sa pagtuklas ng cadmium ay nagsimulang hamunin, ngunit ang lahat ng mga paghahabol ay tinanggihan. Maya-maya, ang isa pang chemist, si Kersten, ay nakahanap ng bagong elemento sa Silesian zinc ore at pinangalanan itong mellin (mula sa Latin na mellinus, "dilaw na parang quince"). Ang dahilan para sa pangalang ito ay ang kulay ng precipitate na nabuo sa ilalim ng pagkilos ng hydrogen sulfide.
Sa galit ni Kersten, ang Mellin ay naging Stromeyer's Cadmium. Kahit na kalaunan, ang iba pang mga pangalan ay iminungkahi para sa ika-apatnapu't walong elemento: noong 1821, iminungkahi ni John na tawagan ang bagong elemento na "klaprotium" - bilang parangal sa sikat na chemist na si Martin Klaproth - ang natuklasan ng uranium, zirconium at titanium, at Gilbert na "junonium" - pagkatapos matuklasan ang asteroid noong 1804 Juno. Ngunit gaano man kalaki ang mga merito ni Klaproth sa agham, ang kanyang pangalan ay hindi nakatadhana na magkaroon ng panghahawakan sa listahan ng mga kemikal na elemento: ang cadmium ay nanatiling cadmium. Totoo, sa panitikan ng kemikal ng Russia noong unang kalahati ng ika-19 na siglo, ang cadmium ay madalas na tinatawag na cadmium.
Ang pagiging likas
Ang Cadmium ay isang karaniwang bihira at medyo nakakalat na elemento, ang karaniwang nilalaman ng metal na ito sa crust ng lupa (clarke) ay tinatantya sa humigit-kumulang 1.3 * 10–5% o 1.6 * 10–5% ayon sa timbang, lumalabas na ang cadmium sa Ang lithosphere ay humigit-kumulang 130 mg / t. Napakaliit ng cadmium sa bituka ng ating planeta na kahit na ang germanium, na itinuturing na bihira, ay 25 beses na higit pa! Humigit-kumulang sa parehong mga ratio para sa cadmium at iba pang mga bihirang metal: beryllium, cesium, scandium at indium. Ang cadmium ay malapit sa kasaganaan sa antimony (2 * 10–5%) at dalawang beses na mas karaniwan kaysa sa mercury (8 * 10–6%).
Ang Cadmium ay nailalarawan sa pamamagitan ng paglipat sa mainit na tubig sa lupa kasama ang zinc (ang cadmium ay matatagpuan bilang isang isomorphic na karumihan sa maraming mineral at palaging nasa zinc mineral) at iba pang mga chalcophilic na elemento, iyon ay, mga elemento ng kemikal na madaling kapitan ng pagbuo ng natural na sulfide, selenides, tellurides, sulfosalts at kung minsan ay matatagpuan sa katutubong estado. Bilang karagdagan, ang cadmium ay puro sa hydrothermal deposits. Ang mga batong bulkan ay medyo mayaman sa cadmium, na naglalaman ng hanggang 0.2 mg ng cadmium bawat kg; sa mga sedimentary na bato, ang luad ay ang pinakamayaman sa apatnapu't walong elemento - hanggang sa 0.3 mg / kg (para sa paghahambing, ang mga limestone ay naglalaman ng cadmium 0.035 mg / kg, mga sandstone - 0.03 mg / kg). Ang average na nilalaman ng cadmium sa lupa ay 0.06 mg/kg.
Gayundin, ang bihirang metal na ito ay naroroon sa tubig - sa dissolved form (sulfate, chloride, cadmium nitrate) at sa suspensyon bilang bahagi ng organo-mineral complexes. Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ang cadmium ay pumapasok sa tubig sa lupa bilang isang resulta ng pag-leaching ng mga non-ferrous na metal ores, gayundin bilang isang resulta ng pagkabulok ng mga aquatic na halaman at mga organismo na may kakayahang maipon ito. Mula noong simula ng ika-20 siglo, ang anthropogenic na kontaminasyon ng natural na tubig na may cadmium ay naging pangunahing kadahilanan sa pagpasok ng cadmium sa tubig at lupa. Ang nilalaman ng cadmium sa tubig ay makabuluhang apektado ng pH ng daluyan (sa isang alkaline na daluyan, ang cadmium ay namuo sa anyo ng hydroxide), pati na rin ang mga proseso ng sorption. Para sa parehong anthropogenic na dahilan, ang cadmium ay naroroon din sa hangin.
Sa mga rural na lugar, ang nilalaman ng cadmium sa hangin ay 0.1-5.0 ng / m3 (1 ng o 1 nanogram = 10-9 gramo), sa mga lungsod - 2-15 ng / m3, sa mga pang-industriya na lugar - mula 15 hanggang 150 ng /m3. Ang Cadmium ay pangunahing inilabas sa hangin sa atmospera dahil sa katotohanan na maraming mga uling na sinunog sa mga thermal power plant ang naglalaman ng elementong ito. Inideposito mula sa hangin, ang cadmium ay pumapasok sa tubig at lupa. Ang pagtaas sa nilalaman ng cadmium sa lupa ay pinadali ng paggamit ng mga mineral fertilizers, dahil halos lahat ng mga ito ay naglalaman ng mga menor de edad na impurities ng metal na ito. Mula sa tubig at lupa, ang cadmium ay pumapasok sa mga halaman at nabubuhay na organismo at higit pa sa kahabaan ng food chain ay maaaring "ibigay" sa mga tao.
Ang Cadmium ay may sariling mga mineral: howliite, otavite CdCO3, montemponite CdO (naglalaman ng 87.5% Cd), greenockite CdS (77.8% Cd), xanthochroite CdS(H2O)x (77.2% Cd) cadmoselite CdSe (47% Cd ). Gayunpaman, hindi sila bumubuo ng kanilang sariling mga deposito, ngunit naroroon bilang mga impurities sa sink, tanso, tingga at polymetallic ores (higit sa 50), na siyang pangunahing pinagmumulan ng pang-industriyang produksyon ng cadmium. Bukod dito, ang pangunahing papel ay nilalaro ng zinc ores, kung saan ang konsentrasyon ng cadmium ay mula 0.01 hanggang 5% (sa sphalerite ZnS). Sa karamihan ng mga kaso, ang nilalaman ng cadmium sa sphalerite ay hindi lalampas sa 0.4 - 0.6%. Ang Cadmium ay naipon sa galena (0.005 - 0.02%), stannite (0.003 - 0.2%), pyrite (hanggang 0.02%), chalcopyrite (0.006 - 0.12%), ang cadmium ay nakuha mula sa mga sulfide na ito.
Ang Cadmium ay maaaring maipon sa mga halaman (higit sa lahat sa fungi) at mga buhay na organismo (lalo na sa tubig), para sa kadahilanang ito, ang cadmium ay matatagpuan sa marine sedimentary rocks - shales (Mansfeld, Germany).
Aplikasyon
Ang pangunahing mamimili ng cadmium ay ang produksyon ng mga kasalukuyang pinagmumulan ng kemikal: nickel-cadmium at silver-cadmium na mga baterya, lead-cadmium at mercury-cadmium na mga cell sa backup na baterya, normal na Weston cells. Ang mga cadmium nickel batteries (AKN) na ginagamit sa industriya ay isa sa pinakasikat sa iba pang pinagmumulan ng kasalukuyang kemikal.
Ang mga negatibong plato ng naturang mga baterya ay gawa sa mga iron meshes na may sponge cadmium bilang aktibong ahente, at ang mga positibong plate ay pinahiran ng nickel oxide. Ang electrolyte ay isang solusyon ng caustic potash (potassium hydroxide). Ang Nickel-cadmium alkaline na mga baterya ay mas maaasahan kaysa sa mga lead acid na baterya. Ang mga kasalukuyang mapagkukunan ng kemikal na gumagamit ng cadmium ay nakikilala sa pamamagitan ng isang mahabang buhay ng serbisyo, matatag na operasyon at mataas na mga katangian ng kuryente. Bilang karagdagan, ang pag-recharge sa mga bateryang ito ay tumatagal ng mas mababa sa isang oras! Gayunpaman, ang AKN ay hindi maaaring ma-recharge nang walang kumpletong paunang paglabas, at dito sila, siyempre, ay mas mababa sa mga baterya ng metal hydride.
Ang isa pang malawak na larangan ng aplikasyon ng cadmium ay ang pagtitiwalag ng mga proteksiyon na anticorrosive coatings sa mga metal (cadmium plating). Mapagkakatiwalaang pinoprotektahan ng cadmium coating ang mga bakal at bakal na produkto mula sa atmospheric corrosion. Noong nakaraan, ang cadmium plating ay isinasagawa sa pamamagitan ng paglubog ng metal sa tinunaw na cadmium, ang modernong proseso ay isinasagawa ng eksklusibo sa pamamagitan ng electrolysis. Ang cadmium plating ay inilalapat sa mga pinaka-kritikal na bahagi ng sasakyang panghimpapawid, barko, pati na rin ang mga bahagi at mekanismo na idinisenyo upang gumana sa mga tropikal na klima.
Ito ay kilala na ang ilang mga katangian ng zinc at cadmium ay magkatulad, ngunit ang cadmium coating ay may ilang mga pakinabang sa galvanized coating: una, ito ay mas lumalaban sa kaagnasan, at pangalawa, mas madaling gawin itong pantay at makinis. Bilang karagdagan, hindi tulad ng zinc, ang cadmium ay matatag sa isang alkaline na kapaligiran. Ang cadmium tin ay ginagamit nang malawakan, gayunpaman, mayroong isang lugar kung saan ang paggamit ng cadmium coating ay mahigpit na ipinagbabawal - ito ang industriya ng pagkain. Ito ay dahil sa mataas na toxicity ng cadmium.
Hanggang sa isang tiyak na punto, ang pagkalat ng mga coatings ng cadmium ay limitado din para sa isa pang kadahilanan - kapag ang cadmium ay inilapat nang electrolytically sa isang bahagi ng bakal, ang hydrogen na nilalaman ng electrolyte ay maaaring tumagos sa metal, at, tulad ng nalalaman, ang elementong ito ay nagiging sanhi ng pagkasira ng hydrogen sa mga bakal na may mataas na lakas, na humahantong sa hindi inaasahang pagkasira ng metal sa ilalim ng pagkarga . Ang problema ay nalutas ng mga siyentipiko ng Sobyet mula sa Institute of Physical Chemistry ng USSR Academy of Sciences. Ito ay lumabas na ang isang napapabayaan na pagdaragdag ng titanium (isang atom ng titanium sa bawat libong mga atom ng cadmium) ay nagpoprotekta sa bahagi ng bakal na may plate na cadmium mula sa paglitaw ng hydrogen embrittlement, dahil ang titanium ay sumisipsip ng lahat ng hydrogen mula sa bakal sa panahon ng proseso ng patong.
Humigit-kumulang isang ikasampu ng pandaigdigang produksyon ng cadmium ay ginugol sa paggawa ng mga haluang metal. Ang mababang punto ng pagkatunaw ay isa sa mga dahilan para sa malawakang paggamit ng cadmium sa mababang natutunaw na mga haluang metal. Ganito, halimbawa, ang haluang metal ng Wood na naglalaman ng 12.5% cadmium. Ang ganitong mga haluang metal ay ginagamit bilang mga panghinang, bilang isang materyal para sa pagkuha ng manipis at kumplikadong mga paghahagis, sa mga awtomatikong sistema ng paglaban sa sunog, para sa paghihinang na salamin na may metal. Ang mga solder na naglalaman ng cadmium ay medyo lumalaban sa mga pagbabago sa temperatura.
Ang isa pang natatanging tampok ng mga haluang metal ng cadmium ay ang kanilang mataas na mga katangian ng antifriction. Kaya, ang isang haluang metal na naglalaman ng 99% cadmium at 1% nickel ay ginagamit para sa paggawa ng mga bearings na nagpapatakbo sa mga sasakyan, sasakyang panghimpapawid at mga makina ng dagat. Dahil ang cadmium ay hindi sapat na lumalaban sa mga acid, kabilang ang mga organic na acid na nilalaman ng mga lubricant, ang mga haluang metal na batay sa cadmium ay pinahiran ng indium. Ang paghahalo ng tanso na may maliliit na karagdagan ng cadmium (mas mababa sa 1%) ay ginagawang posible na gumawa ng mas maraming wear-resistant na mga wire sa mga electric transport lines. Ang gayong hindi gaanong pagdaragdag ng cadmium ay maaaring makabuluhang tumaas ang lakas at tigas ng tanso, halos hindi lumalala ang mga katangian ng kuryente nito. Ang Cadmium amalgam (isang solusyon ng cadmium sa mercury) ay ginagamit sa dental technology para sa paggawa ng mga dental fillings.
Sa mga apatnapu't ng XX siglo, ang cadmium ay nakakuha ng isang bagong papel - nagsimula silang gumawa ng kontrol at mga emergency rod ng mga nuclear reactor mula dito. Ang dahilan kung bakit mabilis na naging madiskarteng materyal ang cadmium ay dahil napakahusay nitong sumisipsip ng mga thermal neutron. Ngunit ang mga unang reactor ng simula ng "panahon ng atom" ay nagtrabaho ng eksklusibo sa mga thermal neutron. Nang maglaon, lumabas na ang mga mabilis na neutron reactor ay mas nangangako kapwa para sa enerhiya at para sa pagkuha ng nuclear fuel - 239Pu, at ang cadmium ay walang kapangyarihan laban sa mga mabilis na neutron, hindi nito inaantala ang mga ito. Sa mga araw ng thermal neutron reactors, nawala ang pangunahing papel ng cadmium, na nagbibigay-daan sa boron at mga compound nito (sa totoo lang, karbon at grapayt).
Humigit-kumulang 20% ng cadmium (sa anyo ng mga compound) ay ginagamit para sa paggawa ng mga inorganikong colorant. Ang Cadmium sulfide CdS ay isang mahalagang mineral dye na dating tinatawag na cadmium yellow. Nasa simula ng ika-20 siglo, nalaman na ang dilaw na cadmium ay maaaring makuha sa anim na lilim, mula sa dilaw na lemon hanggang sa orange. Ang mga nagresultang pintura ay lumalaban sa mahinang alkalis at mga acid, at ganap na hindi sensitibo sa hydrogen sulfide.
Ang mga pintura batay sa CdS ay ginamit sa maraming lugar - pagpipinta, pag-print, pagpipinta ng porselana, tinakpan nila ang mga pampasaherong sasakyan, pinoprotektahan sila mula sa usok ng makina. Ang mga tina na naglalaman ng cadmium sulfide ay ginamit sa industriya ng tela at sabon. Gayunpaman, sa kasalukuyan, ang medyo mahal na cadmium sulfide ay kadalasang pinapalitan ng mas murang mga tina - cadmopone (isang pinaghalong cadmium sulfide at barium sulfate) at zinc-cadmium litopone (ang komposisyon, tulad ng cadmopone, kasama ang zinc sulfide).
Ang isa pang cadmium compound, ang cadmium selenide CdSe, ay ginagamit bilang isang pulang tina. Gayunpaman, natagpuan ng mga cadmium compound ang kanilang aplikasyon hindi lamang sa paggawa ng mga tina - ang cadmium sulfide, halimbawa, ay ginagamit din para sa paggawa ng mga solar cell ng pelikula, ang kahusayan ng kung saan ay tungkol sa 10-16%. Bilang karagdagan, ang CdS ay isang medyo magandang thermoelectric na materyal, na ginagamit bilang isang bahagi ng mga semiconductor na materyales at phosphors. Minsan ang cadmium ay ginagamit sa cryogenic na teknolohiya, na nauugnay sa pinakamataas na thermal conductivity nito (na may kaugnayan sa iba pang mga metal) malapit sa absolute zero (vacuum).
Produksyon
Ang mga pangunahing "supplier" ng cadmium ay mga by-product ng pagproseso ng zinc, copper-zinc at lead-zinc ores. Kung tungkol sa mga katutubong mineral ng cadmium, ang tanging interesado sa pagkuha ng cadmium ay greenockite CdS, ang tinatawag na "cadmium blende". Ang Greenockite ay mina kasama ng faerite sa panahon ng pagbuo ng mga zinc ores. Sa panahon ng proseso ng pag-recycle, ang cadmium ay nag-iipon sa mga by-product ng proseso, kung saan ito mababawi.
Sa pagproseso ng polymetallic ores, tulad ng nabanggit kanina, ang cadmium ay kadalasang isang by-product ng zinc production. Ang mga ito ay alinman sa mga copper-cadmium cake (metal precipitates na nakuha bilang resulta ng paglilinis ng mga solusyon ng zinc sulfate ZnSO4 sa pamamagitan ng pagkilos ng zinc dust), na naglalaman ng mula 2 hanggang 12% Cd, o pussieres (volatile fraction na nabuo sa panahon ng distillation ng zinc) , na naglalaman ng mula 0.7 hanggang 1.1% cadmium.
Ang pinakamayaman sa apatnapu't walong elemento ay mga concentrates na nakuha sa panahon ng pagwawasto ng pagdalisay ng zinc, maaari silang maglaman ng hanggang 40% cadmium. Mula sa mga copper-cadmium na cake at iba pang mga produkto na may mataas na nilalaman ng cadmium, ito ay karaniwang leached na may sulfuric acid H2SO4 na may sabay-sabay na air aeration. Ang proseso ay isinasagawa sa pagkakaroon ng isang oxidizing agent - manganese ore o recycled manganese sludge mula sa electrolysis bath.
Bilang karagdagan, ang cadmium ay nakuhang muli mula sa alikabok mula sa lead at copper smelters (maaari itong maglaman ng 0.5 hanggang 5% at 0.2 hanggang 0.5% na cadmium, ayon sa pagkakabanggit). Sa ganitong mga kaso, ang alikabok ay karaniwang ginagamot ng puro H2SO4 sulfuric acid, at pagkatapos ay ang nagreresultang cadmium sulfate ay nililigawan ng tubig. Ang espongha ng Cadmium ay na-precipitate mula sa nagresultang solusyon ng cadmium sulfate sa pamamagitan ng pagkilos ng zinc dust, pagkatapos nito ay natunaw sa sulfuric acid at ang solusyon ay nalinis mula sa mga impurities sa pamamagitan ng pagkilos ng sodium carbonate Na2CO3 o zinc oxide ZnO, posible ring gamitin paraan ng pagpapalitan ng ion.
Ang cadmium metal ay ibinukod sa pamamagitan ng electrolysis sa aluminum cathodes o sa pamamagitan ng pagbabawas ng zinc (displacement ng cadmium oxide CdO mula sa mga solusyon sa CdSO4 ng zinc) gamit ang centrifugal separator reactors. Ang pagpino ng cadmium metal ay karaniwang binubuo sa pagtunaw ng metal sa ilalim ng isang layer ng alkali (upang alisin ang zinc at lead), habang ang paggamit ng Na2CO3 ay posible; paggamot ng natunaw na may aluminyo (upang alisin ang nickel) at ammonium chloride NH4Cl (upang alisin ang thallium).
Ang mas mataas na kadalisayan ng cadmium ay nakuha sa pamamagitan ng electrolytic refining na may intermediate purification ng electrolyte, na isinasagawa gamit ang ion exchange o extraction; pagwawasto ng metal (kadalasan sa ilalim ng pinababang presyon), pagtunaw ng zone o iba pang mga paraan ng pagkikristal. Ang pagsasama-sama ng mga pamamaraan sa paglilinis sa itaas, posible na makakuha ng metallic cadmium na may nilalaman ng mga pangunahing impurities (zinc, tanso at iba pa) na 10-5% lamang ng timbang. Bilang karagdagan, ang mga pamamaraan ng electrotransfer sa likidong cadmium, electrorefining sa isang melt ng sodium hydroxide NaOH, at amalgam electrolysis ay maaaring gamitin upang linisin ang cadmium. Kapag ang zone melting ay pinagsama sa electrotransfer, ang paghihiwalay ng mga isotopes ng cadmium ay maaaring mangyari kasama ng paglilinis.
Ang produksyon ng cadmium sa mundo ay higit na nauugnay sa laki ng produksyon ng zinc at tumaas nang malaki sa mga nakaraang dekada - ayon sa data ng 2006, humigit-kumulang 21 libong tonelada ng cadmium ang ginawa sa mundo, habang noong 1980 ang figure na ito ay 15 libong tonelada lamang. . Ang paglago ng pagkonsumo ng cadmium ay nagpapatuloy kahit ngayon. Ang mga pangunahing producer ng metal na ito ay mga bansang Asyano: China, Japan, Korea, Kazakhstan. Ang mga ito ay nagkakahalaga ng 12 libong tonelada ng kabuuang produksyon.
Ang Russia, Canada at Mexico ay maaari ding ituring na mga pangunahing producer ng cadmium. Ang paglipat ng mass production ng cadmium patungo sa Asya ay dahil sa ang katunayan na sa Europa ay nagkaroon ng pagbawas sa paggamit ng cadmium, at sa rehiyon ng Asya, sa kabaligtaran, ang pangangailangan para sa mga elemento ng nickel-cadmium ay lumalaki, na pinipilit marami upang ilipat ang produksyon sa mga bansang Asyano.
Mga katangiang pisikal
Ang Cadmium ay isang kulay-pilak-puting metal na kumikinang na asul kapag bagong hiwa, ngunit nabubulok sa hangin dahil sa pagbuo ng isang protective oxide film. Ang Cadmium ay isang medyo malambot na metal - ito ay mas mahirap kaysa sa lata, ngunit mas malambot kaysa sa sink, posible na i-cut ito gamit ang isang kutsilyo. Sa kumbinasyon ng lambot, ang cadmium ay may mahahalagang katangian para sa industriya tulad ng ductility at ductility - perpektong pinagsama ito sa mga sheet at iginuhit sa wire, at maaaring makintab nang walang anumang mga problema.
Kapag pinainit sa itaas ng 80 o C, ang cadmium ay nawawalan ng pagkalastiko nito, at kaya't madali itong madurog sa pulbos. Ang tigas ng cadmium ayon sa Mohs ay katumbas ng dalawa, ayon kay Brinell (para sa isang annealed sample) 200-275 MPa. Lakas ng tensile 64 MN/m2 o 6.4 kgf/mm2, relative elongation 50% (sa 20 o C), yield strength 9.8 MPa.
Ang Cadmium ay may hexagonal close-packed crystal lattice na may mga tuldok: a = 0.296 nm, c = 0.563 nm, c/a ratio = 1.882, z = 2, crystal lattice energy na 116 μJ/kmol. Space group С6/mmm, atomic radius 0.156 nm, ionic radius Cd2+ 0.099 nm, atomic volume 13.01∙10-6 m3/mol.
Ang isang baras na gawa sa purong cadmium, kapag nakabaluktot, ay naglalabas ng mahinang bitak tulad ng lata ("pagsigaw ng lata") - ito ay mga metal na microcrystal na nagkikiskisan sa isa't isa, gayunpaman, ang anumang mga dumi sa metal ay sumisira sa epektong ito. Sa pangkalahatan, sa mga tuntunin ng pisikal, kemikal at pharmacological na mga katangian nito, ang cadmium ay kabilang sa pangkat ng mga mabibigat na metal, na may pinakamaraming pagkakatulad sa zinc at mercury.
Ang punto ng pagkatunaw ng cadmium (321.1 o C) ay medyo mababa at maihahambing sa mga punto ng pagkatunaw ng lead (327.4 o C) o thallium (303.6 o C). Gayunpaman, ito ay naiiba sa mga punto ng pagkatunaw ng mga metal na katulad sa isang bilang ng mga katangian - mas mababa kaysa sa zinc (419.5 o C), ngunit mas mataas kaysa sa lata (231.9 o C). Ang boiling point ng cadmium ay mababa din - 770 o C lamang, na medyo kawili-wili - ang lead, tulad ng karamihan sa iba pang mga metal, ay may malaking pagkakaiba sa pagitan ng natutunaw at kumukulo na mga punto.
Kaya't ang tingga ay may boiling point (1745 o C) na 5 beses na mas mataas kaysa sa melting point, at ang lata, na ang boiling point ay 2620 o C, ay 11 beses na mas mataas kaysa sa melting point! Kasabay nito, ang zinc, katulad ng cadmium, ay may boiling point na 960 o C lamang sa isang melting point na 419.5 o C. Ang thermal expansion coefficient para sa cadmium ay 29.8 * 10-6 (sa temperatura na 25 o C) . Sa ibaba ng 0.519 K, ang cadmium ay nagiging superconductor. Ang thermal conductivity ng cadmium sa 0 o C ay 97.55 W / (m * K) o 0.233 cal / (cm * sec * o C).
Ang tiyak na kapasidad ng init ng cadmium (sa temperatura na 25 o C) ay 225.02 j/(kg * K) o 0.055 cal/(g * o C). Ang koepisyent ng temperatura ng electrical resistance ng cadmium sa hanay ng temperatura mula 0 o C hanggang 100 o C ay 4.3 * 10-3, ang tiyak na electrical resistance ng cadmium (sa temperatura na 20 o C) ay 7.4 * 10-8 ohm * m (7.4 * 10-6 ohm*cm). Ang Cadmium ay diamagnetic, ang magnetic susceptibility nito ay -0.176.10-9 (sa temperatura na 20 o C). Ang karaniwang potensyal ng elektrod ay -0.403 V. Ang electronegativity ng cadmium ay 1.7. Ang epektibong cross section ng pagkuha ng mga thermal neutron ay 2450-2900-10 ~ 28 m2. Work function ng mga electron = 4.1 eV.
Ang density (sa temperatura ng silid) ng cadmium ay 8.65 g/cm3, na ginagawang posible na uriin ang cadmium bilang isang mabigat na metal. Ayon sa pag-uuri ng N. Reimers, ang mga metal na may density na higit sa 8 g/cm3 ay dapat ituring na mabigat. Kaya, ang mga mabibigat na metal ay kinabibilangan ng Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. At bagaman ang cadmium ay mas magaan kaysa sa tingga (density 11.34 g/cm3) o mercury (13.546 g/cm3), mas mabigat ito kaysa sa lata (7.31 g/cm3).
Mga katangian ng kemikal
Sa mga kemikal na compound, ang cadmium ay palaging nagpapakita ng valency 2 (configuration ng panlabas na layer ng elektron 5s2) - ang katotohanan ay ang mga atomo ng mga elemento ng pangalawang subgroup ng pangalawang pangkat (zinc, cadmium, mercury), tulad ng mga atomo ng mga elemento. ng tanso subgroup, magkaroon ng isang d-sublevel ng pangalawang labas electronic layer ay ganap na napuno. Gayunpaman, para sa mga elemento ng zinc subgroup, ang sublevel na ito ay medyo matatag, at ang pag-alis ng mga electron mula dito ay nangangailangan ng napakalaking paggasta ng enerhiya. Ang isa pang katangian ng mga elemento ng zinc subgroup, na nagdadala sa kanila na mas malapit sa mga elemento ng tansong subgroup, ay ang kanilang pagkahilig sa kumplikadong pagbuo.
Tulad ng nabanggit na, ang cadmium ay matatagpuan sa parehong pangkat ng periodic system na may zinc at mercury, na sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan nila, para sa kadahilanang ito ang isang bilang ng mga kemikal na katangian ng lahat ng mga elementong ito ay magkatulad. Halimbawa, ang mga oxide at sulfide ng mga metal na ito ay halos hindi matutunaw sa tubig.
Sa tuyong hangin, ang cadmium ay matatag, ngunit sa mahalumigmig na hangin, ang isang manipis na pelikula ng CdO oxide ay dahan-dahang nabubuo sa ibabaw ng metal, na nagpoprotekta sa metal mula sa karagdagang oksihenasyon. Na may malakas na incandescence, ang cadmium ay nasusunog, na nagiging cadmium oxide - isang mala-kristal na pulbos mula sa mapusyaw na kayumanggi hanggang sa madilim na kayumanggi ang kulay (ang pagkakaiba sa kulay gamut ay bahagyang dahil sa laki ng butil, ngunit sa isang mas malaking lawak ay ang resulta ng mga depekto ng kristal na sala-sala. ), CdO density 8.15 g /cm3; sa itaas 900 o C cadmium oxide ay pabagu-bago ng isip, at sa 1570 o C ito ay ganap na nag-sublimate. Ang mga singaw ng cadmium ay tumutugon sa singaw ng tubig upang maglabas ng hydrogen.
Ang mga acid ay tumutugon sa cadmium upang bumuo ng mga asin ng metal na ito. Ang nitric acid HNO3 ay madaling natutunaw ang cadmium, habang ang nitric oxide ay inilabas at ang nitrate ay nabuo, na nagbibigay ng hydrate Cd (NO3) 2 * 4H2O. Mula sa iba pang mga acids - hydrochloric at dilute sulfuric - cadmium dahan-dahan displaces hydrogen, ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na sa serye ng mga voltages cadmium ay higit pa kaysa sa sink, ngunit nangunguna sa hydrogen. Hindi tulad ng zinc, ang cadmium ay hindi nakikipag-ugnayan sa mga solusyon sa alkali. Binabawasan ng Cadmium ang ammonium nitrate NH4NO3 sa mga puro solusyon sa ammonium nitrite NH4NO2.
Sa itaas ng punto ng pagkatunaw, ang cadmium ay direktang pinagsama sa mga halogens, na bumubuo ng mga walang kulay na compound - cadmium halides. Ang CdCl2, CdBr2 at CdI2 ay napakadaling natutunaw sa tubig (53.2% ng masa sa 20 o C), mas mahirap na matunaw ang cadmium fluoride CdF2 (4.06% ng masa sa 20 o C), na ganap na hindi matutunaw sa ethanol. Maaari itong makuha sa pamamagitan ng pagkilos ng fluorine sa isang metal o hydrogen fluoride sa cadmium carbonate. Ang Cadmium chloride ay nakukuha sa pamamagitan ng pag-react ng cadmium na may concentrated hydrochloric acid o metal chlorination sa 500 o C.
Ang cadmium bromide ay nakuha sa pamamagitan ng metal bromination o sa pamamagitan ng pagkilos ng hydrogen bromide sa cadmium carbonate. Kapag pinainit, ang cadmium ay tumutugon sa sulfur upang bumuo ng CdS sulfide (lemon dilaw hanggang orange na pula), hindi matutunaw sa tubig at dilute acids. Kapag ang cadmium ay pinagsama sa posporus at arsenic, ang mga phosphides at arsenides ng mga komposisyon na Cd3P2 at CdAs2 ay nabuo, ayon sa pagkakabanggit, na may antimony - cadmium antimonide. Ang Cadmium ay hindi tumutugon sa hydrogen, nitrogen, carbon, silicon at boron. Ang CdH2 hydride at Cd3N2 nitride, na madaling mabulok sa pag-init, ay nakuha nang hindi direkta.
Ang mga solusyon ng cadmium salts ay acidic dahil sa hydrolysis, ang mga caustic alkalis ay namuo ng puting hydroxide Cd (OH) 2 mula sa kanila. Sa ilalim ng pagkilos ng napaka-puro na mga solusyon sa alkali, ito ay na-convert sa hydroxocadmates, tulad ng Na2. Ang Cadmium hydroxide ay tumutugon sa ammonia upang bumuo ng mga natutunaw na complex:
Cd(OH)2 + 6NH3 * H2O → (OH)2 + 6H2O
Bilang karagdagan, ang Cd(OH)2 ay napupunta sa solusyon sa ilalim ng pagkilos ng alkali cyanides. Sa itaas 170 o Sa pamamagitan nito ay nabubulok sa CdO. Ang pakikipag-ugnayan ng cadmium hydroxide na may hydrogen peroxide (peroxide) sa isang may tubig na solusyon ay humahantong sa pagbuo ng mga peroxide (peroxide) ng iba't ibang komposisyon.
Paggamit ng mga materyales mula sa website http://i-think.ru/
ADR 6.1
Mga nakakalason na sangkap (lason)
Panganib ng pagkalason sa pamamagitan ng paglanghap, pagkakadikit sa balat o kung nalunok. Mapanganib sa kapaligiran ng tubig o sistema ng alkantarilya (katulad ng ADR na mapanganib na mga kalakal para sa transportasyon ng mercury, hindi gaanong mapanganib)
Gumamit ng emergency exit mask
Puting brilyante, numero ng ADR, itim na bungo at mga crossbone
ADR Isda
Mga sangkap na mapanganib sa kapaligiran (ekolohiya, kabilang ang natutunaw, natutunaw, pulbos at dumadaloy na materyales)
Mapanganib sa kapaligiran ng tubig o sistema ng alkantarilya (katulad ng ADR na mapanganib na mga kalakal para sa transportasyon ng mercury, hindi gaanong mapanganib)
| Pangalan, Pagtatalaga, Numero | Cadmium, Cd, 48 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo ng kemikal | mga metal sa paglipat | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, Panahon, Block | 12, 5, d | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidad, tigas | 8650 kg / m³, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ipakita | Pilak puting metal | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mga Katangian ng Atomic | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mass ng atom | 112.411 amu (g/mol) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radius ng atom | 155 (161) ng gabi | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| covalent radius | 148 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Van der Waals radius | 158 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronic na pagsasaayos | 4d 10 5s 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| e - sa antas ng enerhiya | 2, 8, 18, 18, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mga estado ng oksihenasyon (Oxide) | 2 (pangunahing) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| istraktura ng sala-sala | Heksagonal | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mga katangiang pisikal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estado ng pagsasama-sama | Solid | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Temperaturang pantunaw | 594.22K | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Temperatura ng kumukulo | 1040K | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dami ng molar | 1.00 × 10 -6 m³/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Init ng pagsingaw | 100 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tiyak na init ng pagsasanib | 6.192 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Saturated steam pressure | 14.8 Pa sa 597 K | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Bilis ng tunog | 2310 m/s sa 293.15 K | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Miscellaneous | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegativity | 1.69 (ayon kay Pauling) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tiyak na init | 233 J/(kg K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electrical conductivity | 13.8 Hun 10 / (m ohm) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Thermal conductivity | 96.8 W/(m K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| I [Enerhiya ng Ionization]] | 867.8 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| II POTENSYAL NG IONISATION | 1631.4 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| III POTENSYAL NG IONISATION | 3,616 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Karamihan sa mga persistent isotopes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Elemento ng kemikal sa periodic table na nakakaapekto CD at ay may atomic number na 48 at isang atomic mass na 112.41. Pilak-puting malambot na metal na may mala-bughaw na tint, flexible, ductile, fusible, toxic transition metal, na matatagpuan sa zinc red, malawakang ginagamit sa mga baterya.
Ang natural na cadmium ay binubuo ng pinaghalong 8 stable isotopes na may mass number na 106, 108, 110, 111, 112, 113, 114, 116. Ang Cadmium ay malakas na kumukuha ng mga thermal neutron, na may 113 Cd isotope na may pinakamaraming absorption cross section. Ang mga asin ay madaling hydrolyzed, may acidic na reaksyon, sa ilalim ng pagkilos ng alkalis, ang hydroxide Cd (OH) 2 ay pinakawalan. Ang tanging matatag na estado ng oksihenasyon ay 2. Ang koordinasyon bilang 6 ay katangian ng Cd, bagaman ang 4 at 5 ay matatagpuan. Cadmium organic ang mga compound R 2 Cd ay hindi matatag sa tubig at oxygen, lubos na reaktibo.
Pangkalahatang Impormasyon
Ang isang simpleng sangkap ay cadmium. Ang malambot na malleable na metal, ang mga allotropic na pagbabago ay HINDI ma. Tumutugon sa mga acid. Ang mga natutunaw na compound ay nakakalason. Ito ay bumubuo ng mga bihirang mineral: greenockite CdS (77.7% Cd), otavite CdCO 3, cadmoselite CdSe, monteponite CdO (87.5% Cd). Pumapasok sa anyo ng isang isomorphic na karumihan sa mga mineral ng zinc, lalo na sa sphalerite. Ang isang admixture ng Cd (thousandths of a%) ay matatagpuan sa hydrothermal ores, kung saan ito ay naroroon sa sphalerite, galena, at iba pa, higit sa lahat sulfide mineral. Ang tumaas na nilalaman ng K. hanggang 1.5% ay katangian ng low-iron Sphalerite.
Sa basang hangin, natatakpan ito ng isang protective oxidation film na may CdO, at nasusunog sa CdO kapag pinainit nang malakas. Ang mga halogen ay madaling na-oxidize sa halide. Natutunaw sa mga mineral acid, hindi matutunaw sa parang. Tumutugon sa oxygen kapag pinainit, pati na rin sa mga acid.
Kwento
Cadmium (lat. Cadmia, Griyego Kadmeia ibig sabihin zinc ore) ay natuklasan sa Alemanya noong 1817 ni Friedrich Strogmeer. Natagpuan ng Strongmeer ang isang bagong elemento sa polusyon ng zinc oxide, at sa loob ng humigit-kumulang 100 taon ang Alemanya ang tanging bansa na nag-import ng metal. Pinangalanan ng siyentipiko ang metal na cadmium, na binibigyang diin ang "kaugnayan ng pamilya" nito sa zinc: ang salitang Griyego na "cadmium" ay nangangahulugang "zinc ore".
Pamamahagi sa kalikasan
Ang Cadmium ay isa sa mga bihirang nakakalat na elemento, ang Clark nito (porsiyento ng nilalaman ayon sa masa) sa crust ng lupa ay 1.3 * 10 -5%. Ang Cadmium ay nailalarawan sa pamamagitan ng paglipat sa mainit na tubig sa lupa kasama ng zinc at iba pang mga elemento ng chalcophile (ibig sabihin, mga elemento ng kemikal na madaling mabuo ng mga natural na sulfide, selenides, radyo sa telebisyon, mga sulfosalts, na kung minsan ay matatagpuan sa isang katutubong estado) at konsentrasyon sa mga hydrothermal na deposito. Ang mga bulkan na bato ay naglalaman ng hanggang sa 0.2 mg ng cadmium bawat kg, kabilang sa mga sedimentary na bato ang mga clay na pinakamayaman sa cadmium - hanggang sa 0.3 mg / kg, ang mga limestone ay naglalaman ng 0.035 mg / kg, mga sandstone - 0.03 mg / kg. Ang average na nilalaman ng cadmium sa lupa ay 0.06 mg/kg.
Bagama't kilala ang mga independiyenteng mineral na cadmium - greenockite (CdS), otavite (CdCO 3), monteponite (CdO) at selenide (CdSe), hindi sila bumubuo ng kanilang sariling mga deposito, ngunit naroroon bilang mga impurities sa zinc, lead, copper at polymetallic ores , at ang pangunahing pinagmumulan ng pang-industriyang produksyon ng cadmium.
Sa isang tiyak na lawak, ang cadmium ay naroroon din sa hangin. Ang nilalaman ng cadmium sa hangin ay 0.1 -5 ng / m sa mga rural na lugar (1 ng o 10 -9 g), 2-15 ng / m - sa mga lungsod at mula 15 hanggang 150 ng / m - sa mga pang-industriyang lugar. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang maraming uri ng karbon ay naglalaman ng cadmium sa anyo ng mga impurities at, kapag sinunog sa mga thermal power plant, pumapasok ito sa kapaligiran. Kasabay nito, karamihan sa mga ito ay naninirahan sa lupa. Gayundin, ang pagtaas ng nilalaman ng cadmium sa lupa ay nag-aambag sa paggamit ng mga mineral fertilizers, dahil lahat sila ay naglalaman ng mga menor de edad na impurities ng cadmium.
Ang Cadmium ay maaaring maipon sa mga halaman (higit sa lahat sa fungi) at mga buhay na organismo (lalo na sa mga nabubuhay sa tubig) at higit pa sa kahabaan ng food chain ay maaaring "ibigay" sa mga tao. Maraming cadmium sa usok ng sigarilyo.
isotopes
Ang natural na cadmium ay binubuo ng 6 na matatag na isotopes. Dalawampu't pitong stable radioisotopes ang natukoy: Cd-113 na may kalahating buhay na 7.7 quadrillion taon, Cd-109 na may kalahating buhay na 462.6 araw, at Cd-115 na may kalahating buhay na 53.46 na oras. Ang lahat ng iba pang radioactive isotopes ay may kalahating buhay na mas mababa sa 2.5 oras at karamihan sa kanila ay may kalahating buhay na mas mababa sa 5 minuto. Ang elementong ito ay may 8 metastable na estado, ang pinaka-stable sa kanila ay Cd-113 (t ½ 14.1 taon), Cd-115 (t ½ 44.6 araw) at Cd-117 (t ½ 3.36 na oras).
Ang mga isotopes ng Cadmium ay may mga atomic na masa mula 96.935 araw (Cd-97) hanggang 129.934 araw (Cd-138). Ang pangunahing paraan ng pagkabulok ng pinakakaraniwang matatag na isotope na Cd-112 ay ang pagkuha ng isang electron at ang beta radiation nito. Ang produkto ng pagkabulok bago ang operasyon ay elemento 47 (pilak), at pagkatapos nito - elemento 49 (indium).
Resibo
Pandaigdigang produksyon ng cadmium sa simula ng XXI century. ay tinatayang. 20 milyong tonelada.Sa mga ito, ang mga bansang Asyano ay nagbibigay ng 45%, America - 25%, Europe - 27%.
Ang pangunahing pinagmumulan ng cadmium ay mga intermediate na produkto ng produksyon ng zinc, alikabok mula sa lead at copper smelters. Ang hilaw na materyal ay ginagamot ng puro sulfuric acid at ang CdSO 4 ay nakuha sa solusyon. Ang Cd ay nakahiwalay sa isang solusyon gamit ang zinc dust:
Ang resultang metal ay dinadalisay sa pamamagitan ng muling pagtunaw sa ilalim ng isang layer ng alkali upang alisin ang mga dumi ng zinc at lead. Ang high purity cadmium ay nakukuha sa pamamagitan ng electrochemical refining na may intermediate purification ng electrolyte.
Mga katangiang pisikal
Ang Cadmium ay isang malambot, malleable, flexible, silvery-white divalent metal na madaling maputol. Sa maraming paraan, ito ay katulad ng zinc, ngunit ito ay nakakagawa ng mga kumplikadong compound.
Mga katangian ng kemikal
Sa pamamagitan ng mga kemikal na katangian, ang cadmium ay katulad ng zinc, ngunit hindi gaanong aktibo. Sa ordinaryong temperatura ng hangin, ang ibabaw ng metallic cadmium ay natatakpan ng isang oxide film, na nagpapahirap sa pagsasagawa ng mga reaksyon - karamihan sa mga pakikipag-ugnayan ay nagaganap kapag pinainit. Kapag ang cadmium ay sinunog sa isang jet ng oxygen, ang oxide nito ay nabuo:
Sa pakikipag-ugnay sa tubig, ang cadmium ay na-passivated dahil sa hitsura ng Cd (OH) 2 hydroxide films, gayunpaman, aktibong nabubulok nito ang sobrang init na singaw ng tubig:
Bilang karagdagan sa oxygen, ang metallic cadmium ay nakikipag-ugnayan din sa mga halogens, sulfur, selenium, phosphorus (na may pagbuo ng mga impurities):
Ang pagbabawas ng mga katangian sa cadmium ay mas mahina kaysa sa zinc, ngunit ito rin ay nagpapanumbalik ng ilang hindi metal mula sa mga oxide at metal sa kanilang mga asin (sa mga solusyon):
Ang Cadmium ay maaaring kumilos bilang isang complexing agent, na nag-coordinate ng 3, 4 o 6 na ligand:
Aplikasyon
Dahil sa mga pisikal na katangian nito, natagpuan ng cadmium ang malawak na aplikasyon sa engineering at industriya (lalo na mula noong 1950s). Ang mga pangunahing lugar ng aplikasyon ng paggamit nito: para sa anti-corrosion coating (tinatawag na cadmium plating) ng mga ferrous metal, lalo na sa mga kaso kung saan sila ay nakikipag-ugnay sa tubig ng dagat, pati na rin para sa produksyon ng mga nickel-cadmium electric accumulators at mga baterya. Ang Cadmium ay isang constituent ng maraming mga haluang metal, parehong mababang-natutunaw na mga haluang metal na ginagamit bilang mga panghinang (halimbawa, ang metal na haluang metal ng Wood - 50% Bi, 25% Pb, 12.5% Sn, 12.5% Cd), at refractory wear-resistant (halimbawa, may nickel).Ang cadmium ay ginagamit sa mga moderator rod ng nuclear reactors, ang ilang mga compound ng cadmium ay may mga katangian ng semiconductor, atbp. Ang Cadmium ay ginamit sa mahabang panahon para sa produksyon ng mga tina (pigment) at bilang isang stabilizer sa ang paggawa ng mga plastik (halimbawa, polyvinyl chloride), gayunpaman, sa kasalukuyan, dahil sa toxicity, halos hindi ito ginagamit para sa mga layuning ito.
panganib sa kalusugan
Ang Cadmium ay isa sa ilang mga elemento na hindi gumaganap ng mga structural function sa katawan ng tao. Ang elementong ito at ang mga compound nito ay lubhang nakakalason kahit na sa mababang konsentrasyon. Ito ay may posibilidad na maipon sa mga organismo at ecosystem.
Ang paglanghap ng cadmium dust ay mabilis na humahantong sa mga sakit, kadalasang nakamamatay, ng respiratory tract at bato (madalas na kidney failure). Ang pagsipsip ng anumang malaking halaga ng cadmium ay nagdudulot ng agarang pinsala sa atay at bato. Ang mga compound na naglalaman ng cadmium ay carcinogenic din. Ang data sa carcinogenicity ng cadmium ay limitado. Sa mga eksperimento sa mga hayop, walang naitalang pagtaas sa bilang ng mga tumor mula sa paggamit ng cadmium. Ang kalakaran na ito ay naobserbahan lamang sa paglanghap ng mga particle ng alikabok na naglalaman ng mga inorganikong cadmium compound.
Ang pagkalason sa cadmium ay ang sanhi ng isang sakit na unang inilarawan sa Japan noong 1950s at tinawag na "Itai-itai" (na literal na nangangahulugang "masakit").
Cadmium- isang elemento ng isang side subgroup ng pangalawang pangkat, ang ikalimang yugto ng periodic system ng mga elemento ng kemikal ng D. I. Mendeleev, na may atomic number na 48. Ito ay tinutukoy ng simbolo na Cd (lat. Cadmium). Malambot malleable ductile silver-white transition metal.
Ang doktor ng distrito na si Rolov ay nakikilala sa pamamagitan ng isang matalim na init ng ulo. Kaya, noong 1817, iniutos niya na ang lahat ng paghahanda na may zinc oxide na ginawa sa pabrika ng Herman's Shenebek ay bawiin mula sa pagbebenta. Sa hitsura ng mga paghahanda, pinaghihinalaan niya na mayroong arsenic sa zinc oxide! (Ang zinc oxide ay ginagamit pa rin para sa mga sakit sa balat; ang mga pamahid, pulbos, emulsyon ay ginawa mula dito.)
Upang patunayan ang kanyang kaso, ang mahigpit na auditor ay nilusaw ang pinaghihinalaang oksido sa acid at ipinasa ang hydrogen sulfide sa pamamagitan ng solusyon na ito: isang dilaw na precipitate ang nahulog. Ang arsenic sulfide ay dilaw lang!
Ang may-ari ng pabrika ay nagsimulang hamunin ang desisyon ni Rolov. Siya mismo ay isang chemist at, nang personal na nasuri ang mga sample ng produkto, ay walang nakitang anumang arsenic sa kanila. Iniulat niya ang mga resulta ng pagsusuri kay Rolov, at sa parehong oras sa mga awtoridad ng lupain ng Hanover. Ang mga awtoridad, siyempre, ay humiling ng mga sample upang maipadala ang mga ito para sa pagsusuri sa isa sa mga kilalang chemist. Napagpasyahan na ang hukom sa pagtatalo sa pagitan nina Rolov at Herman ay dapat na si Propesor Friedrich Stromeyer, na mula noong 1802 ay naging tagapangulo ng kimika sa Unibersidad ng Göttingen at ang posisyon ng inspektor heneral ng lahat ng mga parmasya ng Hanoverian.
Ang Stromeyer ay ipinadala hindi lamang oksido, kundi pati na rin ang iba pang mga paghahanda ng zinc mula sa pabrika ng Herman, kabilang ang ZnCO3, kung saan nakuha ang oksido na ito. Ang pagkakaroon ng calcined zinc carbonate, nakuha ni Strohmeyer ang oksido, ngunit hindi puti, tulad ng nararapat, ngunit madilaw-dilaw. Ipinaliwanag ng may-ari ng pabrika ang pangkulay na may isang admixture ng bakal, ngunit hindi nasisiyahan si Stromeyer sa paliwanag na ito. Ang pagkakaroon ng bumili ng higit pang mga paghahanda ng zinc, gumawa siya ng isang kumpletong pagsusuri sa mga ito at walang labis na kahirapan na ihiwalay ang elemento na nagdulot ng pag-yellowing. Sinabi ng pagsusuri na hindi ito arsenic (gaya ng inaangkin ni Rolov), ngunit hindi bakal (tulad ng inaangkin ni Herman).
Ito ay isang bago, dating hindi kilalang metal, kemikal na halos kapareho sa zinc. Tanging ang hydroxide nito, hindi katulad ng Zn(OH)2, ay hindi amphoteric, ngunit binibigkas ang mga pangunahing katangian.
48 elemento ng periodic table Sa malayang anyo nito, ang bagong elemento ay isang puting metal, malambot at hindi masyadong malakas, na natatakpan ng brownish oxide film sa itaas. Tinawag ni Stromeyer ang metal na cadmium na ito, malinaw na tumutukoy sa "sinc" na pinagmulan nito: ang salitang Griyego na καδμεια ay matagal nang tinutukoy ang zinc ores at zinc oxide.
Noong 1818, inilathala ni Stromeyer ang detalyadong impormasyon tungkol sa bagong elemento ng kemikal, at halos agad-agad na sinimulang ma-encroached ang priyoridad nito. Ang unang nagsalita ay ang parehong Rolov, na dati ay naniniwala na mayroong arsenic sa mga paghahanda mula sa pabrika ng Aleman. Di-nagtagal pagkatapos ng Stromeyer, natuklasan ng isa pang German chemist, si Kersten, ang isang bagong elemento sa Silesian zinc ore at pinangalanan itong mellin (mula sa Latin na mellinus, "dilaw na parang quince") dahil sa kulay ng precipitate na nabuo sa pamamagitan ng pagkilos ng hydrogen sulfide. Ngunit ito ay cadmium na natuklasan na ni Strohmeyer. Nang maglaon, dalawa pang pangalan ang iminungkahi para sa elementong ito: klaprotium - bilang parangal sa sikat na chemist na si Martin Klaproth at junonium - pagkatapos matuklasan ang asteroid Juno noong 1804. Ngunit ang pangalan na ibinigay sa elemento ng natuklasan nito ay itinatag. Totoo, sa panitikan ng kemikal ng Russia noong unang kalahati ng ika-19 na siglo. Ang cadmium ay madalas na tinatawag na cadmium.
|
|||
| Mga katangian ng atom | |||
|---|---|---|---|
| Pangalan, simbolo, numero |
Cadmium / Cadmium (Cd), 48 |
||
| Mass ng atom (molar mass) |
112,411(8) a. e.m. (g/mol) |
||
| Electronic na pagsasaayos | |||
| Radius ng atom | |||
| Mga katangian ng kemikal | |||
| covalent radius | |||
| Ion radius | |||
| Electronegativity |
1.69 (Pauling scale) |
||
| Potensyal ng elektrod | |||
| Mga estado ng oksihenasyon | |||
| Enerhiya ng ionization (unang elektron) |
867.2 (8.99) kJ/mol (eV) |
||
| Thermodynamic properties ng isang simpleng substance | |||
| Densidad (sa n.a.) | |||
| Temperaturang pantunaw | |||
| Temperatura ng kumukulo | |||
| Oud. init ng pagsasanib |
6.11 kJ/mol |
||
| Oud. init ng pagsingaw |
59.1 kJ/mol |
||
| Kapasidad ng init ng molar |
26.0 J/(K mol) |
||
| Dami ng molar |
13.1 cm³/mol |
||
| Ang kristal na sala-sala ng isang simpleng sangkap | |||
| Istraktura ng sala-sala |
heksagonal |
||
| Mga parameter ng sala-sala |
a=2.979 c=5.618 Å |
||
| c/a ratio | |||
| Temperatura ni Debye | |||
| Iba pang mga katangian | |||
| Thermal conductivity |
(300 K) 96.9 W/(m K) |
||
