Кадмий | это... Что такое Кадмий? (original) (raw)
Запрос «Cd» перенаправляется сюда; см. также другие значения.
48 Серебро ← Кадмий → Индий 48Cd | |
---|---|
Внешний вид простого вещества | |
Мягкий ковкий серебристо-серый металл | |
Свойства атома | |
Имя, символ, номер | Ка́дмий / Cadmium (Cd), 48 |
Атомная масса(молярная масса) | 112,411 а. е. м. (г/моль) |
Электронная конфигурация | [Kr] 4d10 5s2 |
Радиус атома | 154 пм |
Химические свойства | |
Ковалентный радиус | 148 пм |
Радиус иона | (+2e) 97 пм |
Электроотрицательность | 1,69 (шкала Полинга) |
Электродный потенциал | −0,403[1] |
Степени окисления | 2 |
Энергия ионизации(первый электрон) | 867,2 (8,99) кДж/моль (эВ) |
Термодинамические свойства простого вещества | |
Плотность (при н. у.) | 8,65 г/см³ |
Температура плавления | 594,1 K |
Температура кипения | 1 038 K |
Теплота плавления | 6,11 кДж/моль |
Теплота испарения | 59,1 кДж/моль |
Молярная теплоёмкость | 26,0[1] Дж/(K·моль) |
Молярный объём | 13,1 см³/моль |
Кристаллическая решётка простого вещества | |
Структура решётки | гексагональная |
Параметры решётки | a=2,979 c=5,618 Å |
Отношение c/a | 1,886 |
Температура Дебая | 209 K |
Прочие характеристики | |
Теплопроводность | (300 K) 96,9 Вт/(м·К) |
Ка́дмий — элемент побочной подгруппы второй группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 48. Обозначается символом Cd (лат. Cadmium). Простое вещество кадмий (CAS-номер: 7440-43-9) при нормальных условиях — мягкий ковкий тягучий переходный металл серебристо-белого цвета. Устойчив в сухом воздухе, во влажном на его поверхности образуется плёнка оксида, препятствующая дальнейшему окислению металла.
Содержание
- 1 История открытия
- 2 Происхождение названия
- 3 Нахождение в природе
- 4 Получение
- 5 Физические свойства
- 6 Химические свойства
- 7 Применение
- 8 Физиологическое действие
- 9 Изотопы
- 10 Примечания
- 11 Ссылки
История открытия
Открыт немецким профессором Ф. Штромейером в 1817. Провизоры Магдебурга при изучении оксида цинка ZnO заподозрили в нём примесь мышьяка. Штромейер выделил из ZnO коричнево-бурый оксид, восстановил его водородом и получил серебристо-белый металл, который получил название кадмий.
Происхождение названия
Штромейер назвал кадмий по греческому названию руды, из которой в Германии добывали цинк, — καδμεία. В свою очередь, руда получила своё название в честь Кадма, героя древнегреческой мифологии.
Нахождение в природе
Среднее содержание кадмия в земной коре 130 мг/т, в морской воде 0,11 мкг/л. Кадмий относится к редким, рассеянным элементам: он содержится в виде изоморфной примеси во многих минералах и всегда в минералах цинка. Известно всего лишь 6 кадмиевых минералов. Весьма редкими минералами кадмия являются гринокит CdS (77,8% Cd), хоулиит (то же), отавит CdCO3, монтемпонит CdO (87,5% Cd), кадмоселит CdSe (47% Cd), ксантохроит CdS(H2O)х (77,2% Cd). Основная масса кадмия рассеяна в большом числе минералов (более 50), преимущественно в сульфидах цинка, свинца, меди, железа, марганца и ртути. Максимальная концентрация отмечена в минералах цинка и прежде всего в сфалерите (до 5%). В большинстве же случаев содержание кадмия в сфалерите не превышает 0,4 – 0,6%. В других сульфидах, например, в станине содержание кадмия 0,003 – 0,2%, в галените 0,005 – 0,02%, в халькопирите 0,006 – 0,12%; из этих сульфидов кадмий обычно не извлекается.
Кадмий не образует самостоятельных месторождений, а входит в состав руд месторождений других металлов. Относительно высоко содержание кадмия в рудах среднетемпературных свинцово-цинковых и частично медно-колчеданных месторождений.
Получение
Единственный минерал, который представляет интерес в получении кадмия — гринокит, так называемая «кадмиевая обманка». Его добывают вместе со сфалеритом при разработке цинковых руд. В ходе переработки кадмий концентрируется в побочных продуктах процесса, откуда его потом извлекают. В настоящее время производится около 20000 тонн кадмия в год.[2]
Физические свойства
Кадмий — серебристо-белый мягкий металл с гексагональной решёткой. Если кадмиевую палочку изгибать, то можно услышать слабый треск — это трутся друг о друга микрокристаллы металла (так же трещит и пруток олова).
Химические свойства
Кадмий расположен в одной группе периодической системы с цинком и ртутью, занимая промежуточное место между ними, поэтому некоторые химические свойства этих элементов сходны. Так, сульфиды и оксиды этих элементов практически нерастворимы в воде. С углеродом кадмий не взаимодействует и карбидов не образует[3].
Применение
Сплавы
Кадмий используется как компонент твёрдых припоев (сплавов на основе серебра, меди, цинка) для снижения их температуры плавления. Около 10 % производимого кадмия — компонент ювелирных и легкоплавких сплавов. Сплав кадмия с золотом имеет зеленоватый цвет[4][5].
Защитные покрытия
40 % производимого кадмия используется для нанесения антикоррозионных покрытий на металлы.
Химические источники тока
Около 20 % кадмия идет на изготовление кадмиевых электродов, применяемых в аккумуляторах (никель-кадмиевых и серебряно-кадмиевых), нормальных элементах Вестона, в резервных батареях (свинцово-кадмиевый элемент, ртутно-кадмиевый элемент) и др.
Пигменты
Около 20 % кадмия используется для производства неорганических красящих веществ (сульфиды и селениды, смешанные соли, например, сульфид кадмия — кадмий лимонный).
Цена
Цена на кадмий на август 2011 года составила примерно 3$ за 1 кг.[6]
Другие сферы применения
- Сульфид кадмия применяется для производства плёночных солнечных батарей с КПД около 10—16 %, а также как очень хороший термоэлектрический материал.
- Кадмий используется как компонент полупроводниковых материалов и люминофоров.
- Кадмий очень хорошо захватывает тепловые нейтроны и служит для изготовления регулирующих стержней для атомных реакторов и в качестве защиты от нейтронов. Иногда эти свойства используются в экспериментальных моделях противоопухолевой терапии (нейтрон-захватная терапия)
- Фтороборат кадмия — важный флюс, применяемый для пайки алюминия и других металлов.
- Теплопроводность кадмия вблизи абсолютного нуля наивысшая среди всех металлов, поэтому кадмий иногда применяется для криогенной техники.
Физиологическое действие
Соединения кадмия ядовиты. Особенно опасным случаем является вдыхание паров его оксида (CdO)[7]. Вдыхание в течение 1 минуты воздуха с содержанием 2,5 г/м3 окиси кадмия, или 30 секунд при концентрации 5 г/м3 является смертельным. [8] Кадмий является канцерогеном[9].
В качестве первой помощи при остром кадмиевом отравлении рекомендуется свежий воздух, полный покой, предотвращение охлаждения. При раздражении дыхательных путей — тёплое молоко с содой, ингаляции 2 %-ным раствором NaHCO3. При упорном кашле — кодеин, дионин, горчичники на грудную клетку, необходима врачебная помощь. Противоядием при отравлении, вызванном приёмом внутрь кадмиевых солей, служит альбумин с карбонатом натрия. [8]
Острая токсичность
Пары кадмия, все его соединения токсичны, что связано, в частности, с его способностью связывать серосодержащие ферменты и аминокислоты.
Симптомы острого отравления солями кадмия — рвота и судороги.
Хроническая токсичность
Кадмий — кумулятивный яд (способен накапливаться в организме).
Санитарно-экологические нормативы
В питьевой воде ПДК для кадмия 0,001 мг/дм³ (СанПиН 2.1.4.1074-01).
Механизм токсического действия
Механизм токсического действия кадмия заключается, по-видимому, в связывании карбоксильных, аминных и особенно сульфгидрильных групп белковых молекул, в результате чего угнетается активность ферментных систем[8]. Растворимые соединения кадмия после всасывания в кровь поражают центральную нервную систему, печень и почки, нарушают фосфорно-кальциевый обмен. Хроническое отравление приводит к анемии и разрушению костей.
Кадмий в норме в небольших количествах присутствуют в организме здорового человека. Кадмий легко накапливается в быстроразмножающихся клетках (например в опухолевых или половых). Он связывается с цитоплазматическим и ядерным материалом клеток и повреждает их. Он изменяет активность многих гормонов и ферментов. Это обусловлено его способностью связывать сульфгидрильные (-SH) группы.
Изотопы
Из восьми природных изотопов кадмия шесть стабильны, для двух изотопов обнаружена слабая радиоактивность. Это 113Cd (изотопная распространённость 12,22 %, бета-распад с периодом полураспада 7,7·1015 лет) и 116Cd (изотопная распространённость 7,49 %, двойной бета-распад с периодом полураспада 3,0·1019 лет).
Примечания
- ↑ 1 2 Химическая энциклопедия: в 5-ти т. / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 280. — 671 с. — 100 000 экз.
- ↑ http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0016/123073/AQG2ndEd_6_3Cadmium.PDF
- ↑ Химия кадмия (рус.). — Описание соединений кадмия, его открытия и т.п.. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 16 мая 2010.
- ↑ Золото - какой цвет в моде
- ↑ Ювелирное дело » Сплавы драгоценных металлов
- ↑ Free Cadmium Price Charts
- ↑ Кадмий (рус.). — Кадмий на сайте «Справочник химика». Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 16 мая 2010.
- ↑ 1 2 3 Токсичность кадмия и его соединений :: Охрана труда в металлургии
- ↑ McDonald‘s отзывает 12 млн стаканов из-за примесей кадмия (рус.). Интерфакс (4 июня 2010). Проверено 4 июня 2010.
Ссылки
Кадмий на Викискладе? |
---|
Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева | ||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||
1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Uut | Fl | Uup | Lv | Uus | Uuo |
Щелочные металлы Щёлочноземельные металлы Лантаноиды Актиноиды Переходные металлы Другие металлы Металлоиды Другие неметаллы Галогены Инертные газы |
Электрохимический ряд активности металлов |
---|
Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au Элементы расположены в порядке возрастания стандартного электродного потенциала. |
Соединения кадмия |
---|
Амид кадмия (Cd(NH2)2) • Антимонид кадмия (CdSb) • Арсенид кадмия (Cd3As2) • Бромид кадмия (CdBr2) • Вольфрамат кадмия (CdWO4) • Гидрид кадмия ((CdH2)n) • Гидроксид кадмия (Cd(OH)2) • Иодид кадмия (CdI2) • Карбонат кадмия (CdCO3) • Нитрат кадмия (Cd(NO3)2) • Нитрид кадмия (Cd3N2) • Оксид кадмия (CdO) • Ортофосфат кадмия (Cd3(PO4)2) • Селенид кадмия (CdSe) • Сульфат кадмия (CdSO4) • Сульфид кадмия (CdS) • Теллурид кадмия (CdTe) • Тетрахлоралюминат кадмия(I) (Cd2(AlCl4)2) • Тиоцианат кадмия (Cd(SCN)2) • Фторид кадмия (CdF2) • Хлорид кадмия (CdCl2) • Цианид кадмия (Cd(CN)2) • |