Кадмій

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

сріблокадмійіндій
Zn

Cd
Hg  
 
 

Зображення:Cd-TableImage.png
Загальні відомості
Назва, Позначення, Номер Кадмій, Cd, 48
Хімічна група перехідні метали
Група, Період, Блок 12, 5, d
Густина, Твердість 8650 кг/м3, 2
Вигляд Сріблясто-білий металічний
Атомні властивості
Атомна маса 112,411 Дн (г/моль)
Радіус атома 155 (161) пм
Ковалентний радіус 148 пм
Радіус за Ван Дер Ваалем 158 пм
Електронна конфігурація [Kr]4d10 5s2
e- на енергетичний рівень 2, 8, 18, 18, 2
Ступені окислення (Оксид) +2 (основний)
Структура решітки Гексагональна
Фізичні властивості
Агрегатний стан Твердий
Температура плавлення 594.22 K
Температура кипіння 1040 K
Молярний об'єм 1,00 ×10-6 м3/моль
Теплота випаровування 100 кДж/моль
Пиома теплота плавлення 6,192 кДж/моль
Тиск насиченої пари 14,8 Па при 597 K
Швидкість звуку 2310 м/с при 293,15 K
Різне
Електронегативність 1,69 (за Полінґом)
Питома теплоємність 233 Дж/(кг·К)
Електропровідність 13,8 106/(м·Ом)
Теплопровідність 96,8 Вт/(м·К)
I іонізаційнй потенціал 867,8 кДж/моль
II іонізаційнй потенціал 1631,4 кДж/моль
III іонізаційнй потенціал 3616 кДж/моль
Найстійкіші ізотопи
ізотоп ПР піврозпад ВР ЕР МеВ ПР
108Cd 0.89% Cd - стійкий з 60 нейтронами
109Cd {син.} 462.6 д ε 0.214 109Ag
110Cd 12.49% Cd - стійкий з 62 нейтронами
111Cd 12.8% Cd - стійкий 63 нейтронами
112Cd 24.13% Cd - стійкий 64 нейтронами
113Cd {син.} 7.7 E15 р β- 0.316 113In
113Cdм {син.} 14.1 р β-
ІП
0.580
0.264
113In
 
114Cd 28.73% Cd - стійкий з 66 нейтронами
116Cd 7.49% Cd - стійкий з 68 нейтронами

кадмій, хімічний елемент в періодичній таблиці, який позначається Cd і має атомний номер 48. Сріблясто-білий м'який метал з синюватим відливом, гнучкий, тягучий, легкоплавкий, токсичний перехідний метал, зустрічається в цинковій руді, масово використовується в батареях живлення.

Зміст

[ред.] Особливі ознаки

Кадмій - це м'який, тягучий, гнучкий, сріблясто-білий двовалентний метал, який можна легко розрізати. Багато в чому він схожий на цинк, але він здатний утворювати складніші сполуки.

Зазвичай кадмій має ступінь окислення +2, однак, бувають рідкі зразки із ступенем окислення +1.

[ред.] Застосування

Завдяки своїм фізичним властивостям, кадмій знайшов широке застосування в техніці та промисловості (особливо, починаючи з 50-х років XX століття). Основні сфери застосування його використання: для антикорозійного покриття (так званого кадміювання) чорних металів, особливо в тих випадках, коли вони контактують з морською водою, а також для виробництва нікеле-кадмієвих електричних акамуляторів і батарей. Кадмій входить в склад багатьох сплавів, як лекгоплавких (наприклад, сплав Вуда (Wood's metal) - 50% Bi, 25% Pb, 12.5% Sn, 12.5% Cd), так і тугоплавких зносостійких (наприклад, з нікелем). Кадмій використовується в стержнях-сповільнювачах атомних реакторів, деякі сполуки кадмію мають напівпровідникові властивості тощо. Досить довго кадмій використовувався для виробництва барвників (пігментів) і в якості стабілізатора у виробництві спастмас (наприклад, поліхлорвінілу), однак нині, через токсичність, в цих цілях він практично не використовується.

[ред.] Історія

Кадмій (лат. cadmia, грец. kadmeia означає цинкова руда) був винайдений в Німеччині в 1817 Фрідріхом Штрогмеєром. Штронгмеєр знайшов новий елемент у забрудненні оксиду цинку, і близько 100 років Німеччина залишалася єдиною країною, що імпортувала цей метал. Вчений назвав метал кадмієм, підкресливши його «родинні зв'язки» з цинком: грецьке слово «кадмія» означало «цинкова руда».

[ред.] Джерела

Кадмій
Кадмій

Кадмій відноситься до числа рідких розсіяних елементів, його кларк (відсоток вмісту за масою) в земній корі складає 1.3*10-5%. Для кадмія характерна міграція в гарячих підземних водах разом з цинком та іншими халькофільними елементами (тобто хімічними елементами, схильними до утворення природних сульфідів, селенідів, телуридів, сульфосолей, що іноді зустрічаються в самородному стані) і концентрація в гідротермальних відкладеннях. Вулканічні породи містять до 0.2 мг кадмія на кг, серед осадових порід найбішл багаті кадмієм глини - до 0.3 мг/кг, вапняки містять 0.035 мг/кг, піщаники - 0.03 мг/кг. Середній вміст кадмію в ґрунті - 0.06 мг/кг.

Хоча відомі самостійні мінерали кадмія - гринокіт (CdS), отавіт (CdCO3), монтепоніт (CdO) і селенід (CdSe), своїх покладів вони не утворюють, а присутні у вигляді домішків у цинкових, свинцевих, мідних і поліметалічних рудах, що і є основним джерелом промислового добування кадмію.

В певній мірі кадмій присутній і в повіткі. Вміст кадмію в повітрі складає 0.1-5 нг/м3 в сільській місцевості (1 нг чи 10-9 г), 2-15 нг/м3 - в містах і від 15 до 150 нг/м3 - в промислових районах. Пов'язано це з тим, що багато видів вугілля містять кадмій у вигляді домішків і, при спалювання на теплоелектростанціях, він потрапляє в атмосферу. При цьому велика його частина осідає на ґрунт. Також збільшенню вмісту кадмію в ґрунті сприяє використання мінеральних добрив, бо всі вони містять незначні домішки кадмію.

Кадмій може накопичуватись в рослинах (більш всього в грибах) і живих організмах (особливо у водних) і далі харчовим ланцюгом може «постачатись» людині. Багато кадмію в сигаретному димі.

[ред.] Ізотопи

Природний кадміум складається з 6 стійких ізотопів. Було виявлено 27 найстійкіших радіоізотопів: Cd-113 з періодом піврозпаду 7,7 квадрильйонів років, Cd-109 з періодом піврозпаду 462,6 днів і Cd-115 з періодом піврозпаду 53,46 годин. Всі інші радіоактивні ізотопи мають період піврозпаду менше 2,5 годин і більшість з них мають період піврозпіду менше 5 хвилин. Цей елемент має 8 метастабільних станів, найстійкіші з них: Cdm-113 (t½ 14,1 років), Cdm-115 (t½ 44,6 днів) і Cdm-117 (t½ 3,36 годин).

Ізотопи кадмію мають атомну масу в межах від 96,935 Дн (Cd-97) до 129,934 Дн (Cd-138). Основний вид розпаду найбільш розповсюдженого стійкого ізотопу Cd-112 - це захоплення електрона і його бета-випромінювання. Продуктом розпаду до операції є елемент 47 (срібло), а після - елемент 49 (індій).

[ред.] Небезпека здоров'ю

Кадмій - один з небагатьох елементів, що не виконує конструкттивних функцій в людському організмі. Цей елемент і його сполу є надзвичайно токсичними, навіть, у незначних концентраціях. Має властивість накопичуватись в організмах і екосистемах.

Вдихання кадмієвого пилу швидко призводить до захворювань, часто смертельних, дихальних шляхів і нирок (найчастише - ниркова недостатність). Поглинення будь-якої значної кількості кадмію викликає негайне ураження печінки і нирок. Сполучи, що містять кадмій є також канцероненними. Дані про канцерогенність кадмія обмежені. В дослідах на тваринах не було зафіксовано зростання числа пухлин із вживання кадмію. Така тенденція спостерігалась лише із вдиханням частинок пилу, що містив неорганічні сполуки кадмію.

Отруєння кадмієм є причиною хвороби, що вперше була описана в Японії в 50-х роках ХХ століття і отримала назву «Ітай-ітай» (що дослівно означає "боляче-боляче").