شبکه کریستال کادمیوم. کادمیوم: حقایق و حقایق

کادمیوم عنصری از زیرگروه ثانویه گروه دوم، دوره پنجم جدول تناوبی عناصر شیمیایی D.I. مندلیف با عدد اتمی 48 است که با نماد Cd (لات. کادمیوم) مشخص می شود. یک فلز انتقالی نرم، چکش خوار و چکش خوار با رنگ سفید مایل به نقره ای.

تاریخچه کشف کادمیوم

دکتر منطقه رولوف خلق و خوی سختی داشت. بنابراین، در سال 1817، او دستور خروج از فروش تمام آماده سازی های حاوی اکسید روی تولید شده در کارخانه Herman's Schenebec را صادر کرد. بر اساس ظاهر آماده سازی، او مشکوک شد که اکسید روی حاوی آرسنیک است! (روی اکسید هنوز برای بیماری های پوستی استفاده می شود؛ پمادها، پودرها و امولسیون ها از آن ساخته می شود).

یک حسابرس سختگیر برای اثبات حق با او، اکسید مشکوک را در اسید حل کرد و سولفید هیدروژن را از این محلول عبور داد: یک رسوب زرد رنگ تشکیل شد. سولفیدهای آرسنیک فقط زرد هستند!

صاحب کارخانه شروع به به چالش کشیدن تصمیم رولوف کرد. او خود شیمیدان بود و با تجزیه و تحلیل نمونه های محصول، هیچ گونه آرسنیک در آنها پیدا نکرد. او نتایج تجزیه و تحلیل را به رولوف و در همان زمان به مقامات ایالت هانوفر گزارش داد. مسئولان طبیعتاً درخواست کردند که نمونه ها برای تجزیه و تحلیل به یکی از شیمیدانان معتبر ارسال شود. تصمیم گرفته شد که قاضی دعوای رولوف و هرمان پروفسور فردریش استروهمایر باشد که از سال 1802 بخش شیمی دانشگاه گوتینگن و سمت بازرس کل همه داروخانه های هانوفر را اشغال کرده بود.

Strohmeyer نه تنها اکسید روی، بلکه سایر فرآورده های روی از کارخانه Herman از جمله ZnCO 3 که این اکسید از آن به دست آمده بود، ارسال شد. استرومایر با داشتن کربنات روی کلسینه شده، اکسیدی به دست آورد، اما نه آنطور که باید سفید رنگ، بلکه مایل به زرد است. صاحب کارخانه رنگ آمیزی را به عنوان ناخالصی آهن توضیح داد، اما Strohmeyer از این توضیح قانع نشد. او پس از خرید فرآورده‌های روی بیشتر، تجزیه و تحلیل کاملی از آنها انجام داد و بدون مشکل، عنصری را که باعث زرد شدن شد، جدا کرد. تجزیه و تحلیل گفت که آرسنیک نیست (همانطور که رولوف ادعا می کند) بلکه آهن نیز نیست (همانطور که هرمان ادعا می کند).

این یک فلز جدید و قبلا ناشناخته بود که از نظر خواص شیمیایی بسیار شبیه روی بود. فقط هیدروکسید آن، بر خلاف روی (OH) 2، آمفوتریک نبود، اما دارای خواص اساسی برجسته بود.

در شکل آزاد خود، عنصر جدید یک فلز سفید، نرم و نه چندان قوی بود که روی آن با یک لایه اکسید قهوه ای پوشیده شده بود. استروهمایر این فلز را کادمیوم نامید و به وضوح به منشا "روی" آن اشاره کرد: کلمه یونانی καδμεια از دیرباز برای تعیین سنگ معدن روی و اکسید روی استفاده شده است.

در سال 1818، استرومایر اطلاعات دقیقی در مورد عنصر شیمیایی جدید منتشر کرد و تقریباً بلافاصله اولویت او مورد تجاوز قرار گرفت. اولین کسی که صحبت کرد همان رولوف بود که قبلاً معتقد بود داروهای کارخانه هرمان حاوی آرسنیک است. اندکی پس از استروهمایر، شیمیدان آلمانی دیگری به نام کرستن، عنصر جدیدی را در سنگ معدن روی سیلزی یافت و نام آن را mellin (از کلمه لاتین mellinus - "زرد مانند به") گذاشت، زیرا رنگ رسوب حاصل از عمل سولفید هیدروژن است. اما این کادمیوم بود که قبلاً توسط استرومایر کشف شده بود. بعداً دو نام دیگر برای این عنصر پیشنهاد شد: کلاپروتیم - به افتخار شیمیدان معروف مارتین کلاپروت و جونونیوم - پس از سیارک جونو که در سال 1804 کشف شد. اما نامی که کاشف آن به عنصر داده بود با این وجود ثابت شد. درست است، در ادبیات شیمی روسیه نیمه اول قرن نوزدهم. کادمیوم را اغلب کادمیوم می نامیدند.

میانگین میزان کادمیوم در پوسته زمین 130 میلی گرم در تن است. کادمیوم یک عنصر کمیاب و کمیاب است: به عنوان یک ناخالصی ایزومورف در بسیاری از کانی ها و همیشه در کانی های روی یافت می شود. تنها 6 کانی کادمیوم شناخته شده است. کانی های کادمیوم بسیار کمیاب عبارتند از گرینوکیت CdS (77.8٪ Cd)، Howliite (همان)، otavite CdCO 3، مونتمپونیت CdO (87.5٪ Cd)، کادموسلیت CdSe (47٪ Cd)، گزانتوکرویت CdS (H 2 O) x (77.2٪). سی دی). بخش عمده ای از کادمیوم در تعداد زیادی از مواد معدنی (بیش از 50)، عمدتاً در سولفیدهای روی، سرب، مس، آهن، منگنز و جیوه پراکنده شده است.

اگرچه کانی های مستقل کادمیوم شناخته شده اند - گرینوکیت(سی دی اس)، پاسخ خواهد داد(CdCO 3)، مونتپونیت(CdO) و سلنید(CdSe)، ذخایر خود را تشکیل نمی دهند، بلکه به صورت ناخالصی در سنگ معدن روی، سرب، مس و چند فلزی که منبع اصلی تولید صنعتی کادمیوم هستند، وجود دارند. حداکثر غلظت در کانی های روی و در درجه اول در اسفالریت (تا 5٪) مشاهده می شود. در بیشتر موارد، محتوای کادمیوم در اسفالریت از 0.4 - 0.6٪ تجاوز نمی کند. در سولفیدهای دیگر، به عنوان مثال، در استانینا، محتوای کادمیوم 0.003 - 0.2٪، در گالن 0.005 - 0.02٪، در کالکوپیریت 0.006 - 0.12٪ است. معمولاً کادمیوم از این سولفیدها استخراج نمی شود.
به هر حال، کادمیوم در مقادیر مشخصی در هوا وجود دارد. بر اساس داده های خارجی، میزان کادمیوم موجود در هوا در مناطق روستایی 0.1-5.0 نانوگرم بر متر مکعب (1 نانوگرم یا 1 نانوگرم = 10-9 گرم)، 2 تا 15 نانوگرم در متر مکعب در شهرها و از 15 تا 150 نانوگرم است. m3 - در مناطق صنعتی. این به ویژه به دلیل این واقعیت است که بسیاری از زغال‌سنگ‌ها حاوی کادمیوم به عنوان ناخالصی هستند و هنگامی که در نیروگاه‌های حرارتی سوزانده می‌شوند، وارد جو می‌شوند. در این صورت قسمت قابل توجهی از آن روی خاک می نشیند. همچنین استفاده از کودهای معدنی به افزایش میزان کادمیوم در خاک کمک می کند، زیرا تقریباً همه آنها حاوی ناخالصی های جزئی کادمیوم هستند.
کادمیوم می تواند در گیاهان (بیشتر در قارچ ها) و موجودات زنده (به ویژه در موجودات آبزی) انباشته شود و می تواند در طول زنجیره غذایی به انسان "تامین" شود. مقدار زیادی کادمیوم در دود سیگار وجود دارد.

در شرایط طبیعی، کادمیوم در نتیجه شسته شدن سنگ معدن فلزات غیرآهنی و همچنین در نتیجه تجزیه گیاهان آبزی و موجوداتی که قادر به تجمع آن هستند، وارد آب های زیرزمینی می شود. در دهه های اخیر، عامل انسانی آلودگی کادمیوم آب های طبیعی رواج یافته است. کادمیوم در آب به صورت محلول (سولفات کادمیوم، کلرید، نیترات کادمیوم) و به صورت معلق به عنوان بخشی از کمپلکس های آلی معدنی وجود دارد. محتوای کادمیوم در آب به طور قابل توجهی تحت تأثیر pH محیط (در یک محیط قلیایی، کادمیوم به شکل هیدروکسید رسوب می کند) و همچنین فرآیندهای جذب است.

تنها ماده معدنی مورد علاقه برای به دست آوردن کادمیوم، گرینوکیت است که به آن "مخلوط کادمیوم" می گویند. این معدن همراه با فایریت در طول توسعه سنگ معدن روی استخراج می شود. در طول پالایش، کادمیوم در محصولات فرعی فرآیند متمرکز می شود و سپس از آن بازیابی می شود. در حال حاضر بیش از 103 تن کادمیوم در سال تولید می شود.

هنگام پردازش سنگ معدن های چند فلزی، آن، آنالوگ روی، همیشه به طور عمده به کنسانتره روی ختم می شود. و کادمیوم حتی راحت تر از روی کاهش می یابد و نقطه جوش کمتری دارد (به ترتیب 767 و 906 درجه سانتیگراد). بنابراین، در دمای حدود 800 درجه سانتیگراد، جداسازی روی و کادمیوم دشوار نیست.

فلز نرم نقره ای-سفید با شبکه شش ضلعی. اگر یک میله کادمیوم را خم کنید، می توانید صدای ترق خفیف را بشنوید - این میکروکریستال های فلزی است که به یکدیگر ساییده می شوند (یک میله قلع نیز ترک می خورد).

کادمیوم نرم، چکش خوار و آسان برای ماشین کاری است. این امر همچنین مسیر او را به سمت فناوری هسته ای تسهیل و تسریع کرد. گزینش پذیری بالای کادمیوم و حساسیت آن به طور خاص به نوترون های حرارتی نیز برای فیزیکدانان مفید بود. و از نظر ویژگی اصلی - سطح مقطع جذب نوترون حرارتی - کادمیوم یکی از اولین مکان ها را در بین تمام عناصر جدول تناوبی - انبار 2400 اشغال می کند. (به یاد بیاورید که سطح مقطع جذب توانایی "جذب" نوترون است که در واحدهای معمولی انبار اندازه گیری می شود.)

کادمیوم طبیعی از هشت ایزوتوپ (با اعداد جرمی 106، 108، 110، 111، 112، 113، 114 و 116) تشکیل شده است و سطح مقطع جذب مشخصه ای است که در آن ایزوتوپ های یک عنصر می تواند بسیار متفاوت باشد. در مخلوط طبیعی ایزوتوپ های کادمیوم، "جاذب نوترون" اصلی ایزوتوپی با جرم شماره 113 است. سطح مقطع جذب فردی آن عظیم است - 25 هزار انبار!

با افزودن یک نوترون، کادمیوم-113 به رایج ترین (28.86 درصد مخلوط طبیعی) ایزوتوپ عنصر شماره 48 - کادمیوم-114 تبدیل می شود. سهم کادمیوم 113 خود تنها 12.26 درصد است. متأسفانه، جداسازی هشت ایزوتوپ کادمیوم بسیار دشوارتر از جداسازی دو ایزوتوپ بور است.

شبکه کریستالی کادمیوم شش ضلعی است، a = 2.97311 Å، c = 5.60694 Å (در دمای 25 درجه سانتیگراد). شعاع اتمی 1.56 Å، شعاع یونی Cd 2 + 1.03 Å. چگالی 8.65 گرم بر سانتی متر 3 (20 درجه سانتی گراد)، نقطه ذوب 320.9 درجه سانتی گراد، نقطه جوش 767 درجه سانتی گراد، ضریب انبساط حرارتی 29.8·10 -6 (در دمای 25 درجه سانتی گراد). هدایت حرارتی (در 0 درجه سانتیگراد) 97.55 W/(m K) یا 0.233 cal/(cm sec °C)؛ ظرفیت گرمایی ویژه (در 25 درجه سانتیگراد) 225.02 J/(kg K) یا 0.055 cal/(g °C)؛ مقاومت الکتریکی (در 20 درجه سانتیگراد) 7.4·10 -8 اهم· متر (7.4·10 -6 اهم· سانتی متر). ضریب دمایی مقاومت الکتریکی 4.3·10 -3 (0-100 درجه سانتیگراد). استحکام کششی 64 MN/m2 (6.4 kgf/mm2)، ازدیاد طول نسبی 20 درصد، سختی برینل 160 MN/m2 (16 kgf/mm2).

کادمیوم در یک گروه جدول تناوبی با روی و جیوه قرار دارد و بین آنها جایگاهی میانی دارد، بنابراین برخی از خواص شیمیایی این عناصر مشابه است. بنابراین، سولفیدها و اکسیدهای این عناصر عملاً در آب نامحلول هستند. کادمیوم با کربن برهمکنش نمی کند، به این معنی که کادمیوم کاربید تشکیل نمی دهد.

مطابق با پیکربندی الکترونیکی خارجی اتم 4d 10 5s 2، ظرفیت کادمیوم در ترکیبات 2 است. در هوا، کادمیوم محو می شود و با یک لایه نازک اکسید CdO پوشانده می شود که فلز را از اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند. هنگامی که به شدت در هوا گرم می شود، کادمیوم به اکسید CdO می سوزد - یک پودر کریستالی از قهوه ای روشن تا قهوه ای تیره، چگالی 8.15 گرم بر سانتی متر مکعب. در دمای 700 درجه سانتیگراد CdO بدون ذوب تصعید می شود. کادمیوم به طور مستقیم با هالوژن ها ترکیب می شود. این ترکیبات بی رنگ هستند. CdCl 2، CdBr 2 و CdI 2 به راحتی در آب حل می شوند (حدود 1 قسمت نمک بی آب در 1 قسمت آب در دمای 20 درجه سانتیگراد)، CdF 2 کمتر محلول است (1 قسمت در 25 قسمت آب). با گوگرد، کادمیوم CdS سولفید زرد لیمویی تا قرمز نارنجی را تشکیل می دهد که در آب و اسیدهای رقیق نامحلول است. کادمیوم با آزاد شدن اکسیدهای نیتروژن و تشکیل نیترات به راحتی در اسید نیتریک حل می شود که هیدرات Cd(NOa) 2 4H 2 O می دهد. هیدرات های کلرید 2CdCl 2 از آنها متبلور می شوند 5H 2 O و سولفات 3CdSO 4 · 8H 2 O. محلول های نمک های کادمیوم به دلیل هیدرولیز واکنش اسیدی دارند. قلیاهای سوزاننده از آنها هیدروکسید سفید Cd(OH) 2 رسوب می کنند که بیش از معرف نامحلول است. با این حال، با عمل محلول های قلیایی غلیظ روی Cd(OH) 2، هیدروکسوکادمیات ها، به عنوان مثال Na2، به دست آمد. کاتیون Cd 2+ به راحتی با آمونیاک 2+ و با سیانید 2- و 4- یون های پیچیده تشکیل می دهد. بسیاری از نمک های اساسی، دوگانه و پیچیده کادمیوم شناخته شده است. ترکیبات کادمیوم سمی هستند. استنشاق بخارات اکسید آن به ویژه خطرناک است.

کادمیوم در دهه 40 قرن بیستم محبوبیت پیدا کرد. در این زمان بود که کادمیوم به یک ماده استراتژیک تبدیل شد - میله های کنترل و اضطراری راکتورهای هسته ای از آن ساخته شدند.

در ابتدا معلوم شد که کادمیوم ماده اصلی "میله" است، در درجه اول به این دلیل که نوترون های حرارتی را به خوبی جذب می کند. همه راکتورها در آغاز "عصر اتمی" (و اولین آنها توسط انریکو فرمی در سال 1942 ساخته شد) بر روی نوترون های حرارتی کار می کردند. تنها سال‌ها بعد مشخص شد که راکتورهای نوترونی سریع هم برای انرژی و هم برای تولید سوخت هسته‌ای - پلوتونیوم-239 - امیدوارکننده‌تر هستند. اما کادمیوم در برابر نوترون های سریع ناتوان است و آنها را متوقف نمی کند.

با این حال، نقش کادمیوم در ساخت راکتور را نباید اغراق کرد، زیرا خواص فیزیکی و شیمیایی این فلز (استحکام، سختی، مقاومت در برابر حرارت - نقطه ذوب آن فقط 321 درجه سانتیگراد است) چیزهای زیادی را برای دلخواه باقی می گذارد. کادمیوم اولین ماده اصلی بود. سپس بور و ترکیبات آن در مرکز توجه قرار گرفتند. اما به دست آوردن کادمیوم در مقادیر زیاد آسان تر است.

تولید آلیاژها تقریباً یک دهم تولید کادمیوم جهان را مصرف می کند. آلیاژهای کادمیوم عمدتاً به عنوان مواد ضد اصطکاک و لحیم کاری استفاده می شوند. آلیاژ معروف ترکیب 99% Cd و 1% Ni برای ساخت یاتاقان هایی که در موتورهای خودرو، هواپیما و دریایی در دماهای بالا کار می کنند استفاده می شود. از آنجایی که کادمیوم به اندازه کافی در برابر اسیدها از جمله اسیدهای آلی موجود در روان کننده ها مقاوم نیست، آلیاژهای بر پایه کادمیوم گاهی اوقات با ایندیم پوشش داده می شوند.

آلیاژ مس با افزودنی های کوچک کادمیوم امکان ساخت سیم های مقاوم در برابر سایش را در خطوط حمل و نقل الکتریکی فراهم می کند. مس با افزودن کادمیوم تقریباً از نظر هدایت الکتریکی با مس خالص تفاوتی ندارد، اما از نظر استحکام و سختی به طرز محسوسی برتر است.

آلیاژ کادمیوم با طلا دارای رنگ مایل به سبز است. آلیاژی از کادمیوم با تنگستن، رنیم و 0.15 درصد اورانیوم 235 - به رنگ آبی آسمانی - توسط دانشمندان اسپانیایی در سال 1998 به دست آمد.

همه ورق های فلزی گالوانیزه را می شناسند، اما همه نمی دانند که برای محافظت از آهن در برابر خوردگی، نه تنها از گالوانیزه استفاده می شود، بلکه از آبکاری کادمیوم نیز استفاده می شود. پوشش کادمیوم در حال حاضر فقط به صورت الکترولیتی اعمال می شود؛ حمام سیانید اغلب در شرایط صنعتی استفاده می شود. قبلاً از کادمیوم برای غوطه ور کردن آهن و سایر فلزات در کادمیوم مذاب استفاده می شد.

با وجود خواص مشابه کادمیوم و روی، پوشش کادمیوم دارای چندین مزیت است: در برابر خوردگی مقاوم تر است و صاف و یکدست شدن آن آسان تر است. علاوه بر این، کادمیوم، بر خلاف روی، در یک محیط قلیایی پایدار است. ورق فلزی با روکش کادمیوم بسیار مورد استفاده قرار می گیرد؛ دسترسی به آن فقط به تولید ظروف غذا محدود می شود، زیرا کادمیوم سمی است. پوشش های کادمیمی ویژگی جالب دیگری نیز دارند: در جو مناطق روستایی مقاومت به خوردگی قابل توجهی بیشتری نسبت به جو مناطق صنعتی دارند. اگر محتوای دی اکسید گوگرد یا انیدریدهای سولفوریک در هوا زیاد باشد، چنین پوششی به ویژه به سرعت از بین می رود.

مهمترین حوزه کاربرد کادمیوم تولید منابع انرژی شیمیایی است. الکترودهای کادمیوم در باتری ها و باتری ها استفاده می شود. صفحات منفی باتری های نیکل کادمیوم از شبکه های آهنی با اسفنج کادمیوم به عنوان عامل فعال ساخته شده اند. صفحات مثبت با هیدروکسید نیکل پوشیده شده اند. الکترولیت محلولی از هیدروکسید پتاسیم است. باتری های فشرده برای موشک های هدایت شونده نیز بر اساس کادمیوم و نیکل ساخته می شوند، فقط در این مورد، نه آهن، بلکه مش های نیکل به عنوان پایه نصب می شوند.

باتری های قلیایی نیکل کادمیوم نسبت به باتری های اسید سرب قابل اعتمادتر هستند. این منابع جریان با ویژگی های الکتریکی بالا، عملکرد پایدار و عمر طولانی متمایز می شوند. آنها را می توان تنها در یک ساعت شارژ کرد. با این حال، باتری های نیکل کادمیوم را نمی توان بدون تخلیه کامل شارژ کرد (از این نظر آنها نسبت به باتری های هیدرید فلزی پایین تر هستند).

حدود 20 درصد کادمیوم برای ساخت الکترودهای کادمیم مورد استفاده در باتری‌ها (نیکل-کادمیم و نقره-کادمیم)، سلول‌های وستون معمولی و باتری‌های ذخیره (سلول سرب-کادمیم، سلول جیوه-کادمیم و غیره) استفاده می‌شود.

حدود 20 درصد از کادمیوم برای تولید رنگ های معدنی (سولفیدها و سلنیدها، نمک های مخلوط، به عنوان مثال، سولفید کادمیوم - سیتریک کادمیوم) استفاده می شود.

• گاهی اوقات از کادمیوم در پزشکی تجربی استفاده می شود.

کادمیوم در طب هومیوپاتی استفاده می شود.

• در سال های اخیر، استفاده از کادمیوم در تولید نانوداروهای ضد تومور جدید آغاز شده است. در روسیه، در اوایل دهه 1950، اولین آزمایشات موفقیت آمیز مربوط به توسعه داروهای ضد تومور مبتنی بر ترکیبات کادمیوم انجام شد.

• سولفید کادمیوم برای تولید سلول های خورشیدی فیلم با بازده حدود 10-16 درصد و همچنین به عنوان یک ماده ترموالکتریک بسیار خوب استفاده می شود.

• به عنوان جزئی از مواد نیمه هادی و فسفر استفاده می شود.

• رسانایی حرارتی یک فلز نزدیک به صفر مطلق بالاترین میزان را در بین تمام فلزات دارد، به همین دلیل است که گاهی اوقات از کادمیوم برای فناوری برودتی استفاده می شود.

تاثیر کادمیوم بر بدن انسان

کادمیوم یکی از سمی ترین فلزات سنگین است و به همین دلیل SanPiN روسیه آن را در طبقه خطر 2 طبقه بندی می کند.

ترکیبات کادمیوم سمی هستند. یک مورد خاص خطرناک استنشاق بخارات اکسید آن (CdO) است. کادمیوم یک سم تجمعی است (می تواند در بدن انباشته شود). در آب آشامیدنی، حداکثر غلظت مجاز کادمیوم 0.001 mg/dm³ است.

ترکیبات محلول کادمیوم پس از جذب در خون، سیستم عصبی مرکزی، کبد و کلیه ها را تحت تاثیر قرار داده و متابولیسم فسفر-کلسیم را مختل می کند. مسمومیت مزمن منجر به کم خونی و تخریب استخوان می شود.

کادمیوم به طور معمول در مقادیر کمی در بدن یک فرد سالم وجود دارد. کادمیوم به راحتی در سلول های در حال تکثیر سریع (مثلاً در سلول های تومور یا تولید مثل) تجمع می یابد. به مواد سیتوپلاسمی و هسته ای سلول ها متصل می شود و به آنها آسیب می رساند. فعالیت بسیاری از هورمون ها و آنزیم ها را تغییر می دهد. این به دلیل توانایی آن در اتصال گروه های سولفیدریل (-SH) است.

در سال 1968 مقاله ای در مجله معروفی به نام "کادمیوم و قلب" منتشر شد. در این گزارش آمده است که دکتر کارول، یک مقام بهداشتی ایالات متحده، رابطه ای بین سطح کادمیوم در جو و بروز مرگ و میر ناشی از بیماری های قلبی عروقی کشف کرده است. اگر مثلاً در شهر A محتوای کادمیوم در هوا بیشتر از شهر B باشد، بیماران قلبی شهر A زودتر از زمانی که در شهر B زندگی می کردند می میرند. کارول پس از تجزیه و تحلیل داده های 28 شهر به این نتیجه رسید.

طبق USEPA، WHO و Health Canada، کل دریافت روزانه کادمیوم به بدن انسان از همه منابع 10-50 میکروگرم است. منبع اصلی و "پایدار" غذا است - به طور متوسط ​​بین 10 تا 30-40 میکروگرم کادمیوم در روز. سبزیجات، میوه ها، گوشت حیوانات و ماهی معمولاً حاوی 10-20 میکروگرم کادمیوم به ازای هر کیلوگرم وزن هستند. با این حال، هیچ قانون بدون استثنا وجود ندارد. محصولات غلاتی که در خاک آلوده به کادمیوم رشد می کنند یا با آب حاوی کادمیوم آبیاری می شوند ممکن است حاوی مقادیر بیشتری از کادمیوم (بیش از 25 میکروگرم بر کیلوگرم) باشند.

افراد سیگاری "افزایش" قابل توجهی در کادمیوم دریافت می کنند. یک سیگار حاوی 1 میکروگرم (و گاهی اوقات بیشتر - تا 2 میکروگرم) کادمیوم است. بنابراین این را در نظر بگیرید: شخصی که روزانه یک پاکت سیگار می کشد، بدن خود را در معرض حداقل 20 میکروگرم کادمیوم قرار می دهد، که به عنوان مرجع، حتی با فیلتر کربن نیز آن را حفظ نمی کند.
همچنین لازم به ذکر است که کادمیوم به راحتی توسط بدن از طریق ریه ها جذب می شود - تا 10-20٪. آن ها از یک پاکت سیگار 2 تا 4 میکروگرم کادمیوم جذب می شود. هنگامی که از طریق دستگاه گوارش تجویز می شود، درصد قابلیت هضم تنها 4-7٪ است (0.2 - 5 میکروگرم کادمیوم در روز در ارقام مطلق). بنابراین ، یک فرد سیگاری "بار" کادمیوم را در بدن خود حداقل 1.5-2 برابر افزایش می دهد که مملو از عواقب نامطلوب سلامتی است.

بازار جهانی کادمیوم

سالانه حدود 20 هزار تن کادمیوم تولید می شود. حجم تولید آن تا حد زیادی با مقیاس تولید روی مرتبط است.

حدود 82 درصد از عرضه کادمیوم تصفیه شده در جهان از منابع برق نیکل-کادمیم تامین می شود، اما پس از اعمال محدودیت در تولید آنها در اروپا، یک سوم مصرف کادمیوم تحت تاثیر قرار خواهد گرفت. در نتیجه افزایش تولید روی در اروپا و کاهش استفاده از کادمیوم، ممکن است کادمیوم «رایگان» در دسترس باشد، اغلب به شکل زباله جامد، اما تولید باتری‌های نیکل-کادمیم در آسیا در حال رشد است، تولید به آسیا منتقل می‌شود. در نتیجه تقاضا برای کادمیوم در منطقه آسیا در حال رشد است. در حال حاضر، این امر مصرف جهانی کادمیوم را در سطح فعلی نگه می دارد. در سال 2007، قیمت کادمیوم که از 4.18 دلار در کیلوگرم شروع شد، به 13 دلار در کیلوگرم افزایش یافت، اما در پایان سال به 7 دلار در کیلوگرم رسید.

در سال 2010، شرکت یانگ پونگ کره جنوبی. یک مقام شرکت گفت: تولید کادمیوم را 75 درصد افزایش داد و به 1400 تن در سال رساند و قصد دارد به زودی ظرفیت های جدیدی را راه اندازی کند.

بیشتر کادمیوم تولید شده در جهان برای پوشش های الکتریکی و برای تهیه آلیاژها استفاده می شود. کادمیوم به عنوان یک پوشش محافظ دارای مزایای قابل توجهی نسبت به روی و نیکل است، زیرا در یک لایه نازک در برابر خوردگی مقاوم است. کادمیوم محکم به سطح یک محصول فلزی متصل می شود و در صورت آسیب دیدن آن را ترک نمی کند.

تا همین اواخر، پوشش‌های کادمیوم یک "بیماری" داشتند که هر از گاهی احساس می‌شد. واقعیت این است که وقتی کادمیوم به صورت الکترولیتی روی یک قطعه فولادی اعمال می شود، هیدروژن موجود در الکترولیت می تواند به فلز نفوذ کند. این مهمان بسیار ناخواسته باعث ایجاد یک "بیماری" خطرناک در فولادهای با مقاومت بالا - شکنندگی هیدروژن می شود که منجر به تخریب غیرمنتظره فلز تحت بار می شود. معلوم شد که از یک سو، آبکاری کادمیوم به طور قابل اعتمادی از قطعه در برابر خوردگی محافظت می کند و از سوی دیگر، خطر خرابی زودرس قطعه را ایجاد می کند. به همین دلیل است که طراحان اغلب مجبور بودند از "خدمات" کادمیوم خودداری کنند.

دانشمندان مؤسسه شیمی فیزیک آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی موفق شدند این "بیماری" پوشش های کادمیوم را از بین ببرند. تیتانیوم به عنوان یک دارو عمل می کرد. معلوم شد که اگر به ازای هر هزار اتم آن فقط یک اتم تیتانیوم در لایه کادمیوم وجود داشته باشد، بخش فولادی از وقوع شکنندگی هیدروژن محافظت می‌شود، زیرا تیتانیوم تمام هیدروژن را در طول فرآیند پوشش از فولاد خارج می‌کند.

جرم شناسان انگلیسی نیز از کادمیوم استفاده می کنند: با کمک یک لایه نازک از این فلز که روی سطح مورد بررسی اسپری می شود، می توان به سرعت اثر انگشت واضح را شناسایی کرد.

از کادمیوم در ساخت باتری‌های نیکل نیکل نیز استفاده می‌شود. نقش الکترود منفی در آنها توسط شبکه های آهنی با کادمیوم اسفنجی انجام می شود و صفحات مثبت با اکسید نیکل پوشانده می شوند. الکترولیت محلولی از هیدروکسید پتاسیم است. چنین منابع جریانی با ویژگی های الکتریکی بالا، قابلیت اطمینان بالا، عمر طولانی مدت متمایز می شوند و شارژ مجدد آنها تنها 15 دقیقه طول می کشد.

خاصیت کادمیوم برای جذب نوترون منجر به کاربرد دیگری از کادمیوم - در انرژی هسته ای شده است.

همانطور که یک ماشین بدون ترمز نمی تواند کار کند، یک راکتور نیز نمی تواند بدون میله های کنترلی که شار نوترون را افزایش یا کاهش می دهد، کار کند.

هر رآکتور همچنین مجهز به یک میله اضطراری عظیم است که در صورتی که میله های کنترل به دلایلی از عهده وظایف خود بر نیایند، وارد عمل می شود.

یک مورد آموزنده در یک نیروگاه هسته ای در کالیفرنیا به وجود آمد. به دلیل برخی مشکلات طراحی، میله اضطراری نمی تواند به موقع در دیگ غوطه ور شود - واکنش زنجیره ای غیرقابل کنترل شد و یک حادثه جدی رخ داد. راکتوری با نوترون های خشمگین خطر بزرگی برای جمعیت اطراف به همراه داشت. قبل از خاموش شدن "آتش" هسته ای باید فوراً مردم را از منطقه خطر تخلیه می کردیم. خوشبختانه تلفات جانی نداشت اما تلفات بسیار زیاد بود و راکتور برای مدتی از کار افتاده بود.

نیاز اصلی برای مواد میله های کنترل و اضطراری، توانایی جذب نوترون است و کادمیوم یکی از "بزرگترین متخصصان" در این زمینه است. تنها با یک اخطار: اگر در مورد نوترون های حرارتی صحبت می کنیم که انرژی آنها بسیار کم است (در صدم الکترون ولت اندازه گیری می شود). در سال های اول عصر اتمی، راکتورهای هسته ای دقیقاً بر روی نوترون های حرارتی کار می کردند و کادمیوم برای مدت طولانی به عنوان "اولین ویولن" در میان مواد میله ای در نظر گرفته می شد. اما بعداً مجبور شد نقش اصلی را به بور و ترکیبات آن واگذار کند. اما برای کادمیوم، فیزیکدانان هسته‌ای حوزه‌های فعالیت جدیدی را پیدا می‌کنند: به عنوان مثال، با استفاده از صفحه کادمیوم نصب شده در مسیر پرتو نوترونی، طیف انرژی آن را مطالعه می‌کنند، تعیین می‌کنند که چقدر همگن است، نسبت حرارتی چقدر است. نوترون ها در آن

رشد بی وزنی کریستال MRT که محلول جامدی از تلوریدهای کادمیوم و جیوه است، مورد توجه خاص دانشمندان بود. این ماده نیمه هادی برای ساخت تصویرگرهای حرارتی ضروری است - دستگاه های مادون قرمز بسیار دقیق که در پزشکی، زمین شناسی، نجوم، الکترونیک، مهندسی رادیو و بسیاری دیگر از زمینه های مهم علم و فناوری استفاده می شود. به دست آوردن این ترکیب در شرایط زمینی بسیار دشوار است: اجزای آن به دلیل تفاوت زیاد در تراکم، مانند قهرمانان افسانه معروف I. A. Krylov - یک قو، یک خرچنگ و یک پیک و در نتیجه، رفتار می کنند. از یک آلیاژ همگن، یک "پای" لایه ای به دست می آید. به خاطر یک کریستال کوچک MCT، باید یک کریستال بزرگ رشد داد و نازک ترین صفحه لایه مرزی را از آن جدا کرد، و همه چیز به هدر می رود. غیر از این نمی تواند باشد: به هر حال، خلوص و همگنی یک کریستال MCT در صد میلیونیم درصد تخمین زده می شود. جای تعجب نیست که در بازار جهانی یک گرم از این کریستال ها "فقط" هشت هزار دلار قیمت دارد.

بهترین رنگ زرد ترکیبی از کادمیوم و گوگرد است. برای ساخت این رنگ از مقدار زیادی کادمیوم استفاده شده است.

نتیجه

فعالیت های چندوجهی کادمیوم جنبه های منفی نیز دارد. چندین سال پیش، یکی از مقامات بهداشتی ایالات متحده دریافت که ارتباط مستقیمی بین مرگ و میر ناشی از بیماری های قلبی عروقی و. محتوای کادمیوم در جو این نتیجه گیری پس از بررسی کامل از ساکنان 28 شهر آمریکا انجام شد. در چهار مورد از آنها - شیکاگو، نیویورک، فیلادلفیا و ایندیاناپولیس - محتوای کادمیوم در هوا به طور قابل توجهی بالاتر از سایر شهرها بود. نسبت مرگ و میر ناشی از بیماری قلبی نیز در اینجا بیشتر بود.

در حالی که پزشکان و زیست شناسان در حال تعیین مضر بودن کادمیوم هستند و به دنبال راه هایی برای کاهش محتوای آن در محیط هستند، نمایندگان فناوری تمام اقدامات را برای افزایش تولید آن انجام می دهند. اگر در تمام نیمه دوم قرن گذشته تنها 160 تن کادمیوم استخراج شد، در پایان دهه 20 قرن ما تولید سالانه آن در کشورهای سرمایه داری تقریباً 700 تن بود و در دهه 50 به 7000 تن رسید (بعد از همه، در این دوره بود که از آن زمان، کادمیوم وضعیت یک ماده استراتژیک در نظر گرفته شده برای ساخت میله های راکتور هسته ای را به دست آورد. و در قرن بیست و یکم، استفاده از کادمیوم به دلیل خواص غیرقابل جایگزینی آن تنها افزایش خواهد یافت.

منابع

1) Dzliev I.I. متالورژی کادمیوم. م.: متالورگیزدات، 1962.

2) کرستونیکوف A.N. کادمیوم. M.: Tsvetmetizdat، 1956.

3) کرستونیکوف A.N. Karetnikova V.P. فلزات کمیاب. M.: Tsvetmetizdat، 1966.

4) لبدف بی.ن. کوزنتسوا V.A. فلزات غیر آهنی. M.: Nauka، 1976.

5) لیوبچنکو V.A. فلزات غیر آهنی. M.: Nauka، 1963.

6) ماکسیموا G.V. کادمیوم // مجله شیمی معدنی، شماره 3، 1959، S-98.

7) Plaksin I.N. یوختانوف D.M. هیدرومتالورژی. م.: متالورگیزدات، 1949.

8) پیساخوف I.L. فلزات غیر آهنی. M.: Nauka، 1950.

9) گلایدر V.I. کادمیوم به عنوان یک پیشگیری کننده از خوردگی M.: Tsvetmetizdat، 1952.

محتوای مقاله

کادمیوم(کادمیم) کادمیوم یک عنصر شیمیایی از گروه دوم جدول تناوبی است. عدد اتمی 48، جرم اتمی نسبی 112.41. کادمیوم طبیعی از هشت ایزوتوپ پایدار تشکیل شده است: 106 کادمیوم (22/1%)، 108 کادمیوم (88/0%)، 110 کادمیوم (39/12%)، 111 کادمیوم (75/12%)، 112 کادمیوم (07/24%)، 113 کادمیوم (0.88%)، 12. 114 سی دی (28.85%) و 116 سی دی (7.58%). حالت اکسیداسیون +2، به ندرت +1.

کادمیوم در سال 1817 توسط شیمیدان آلمانی فردریش استرومایر فردریش (1776-1835) کشف شد.

هنگام بررسی اکسید روی تولید شده توسط یکی از کارخانه های Schenebec، این ظن ایجاد شد که حاوی ترکیبی از آرسنیک است. هنگامی که دارو در اسید حل شد و سولفید هیدروژن از محلول عبور کرد، رسوب زرد رنگی شبیه به سولفیدهای آرسنیک تشکیل شد، اما بررسی دقیق تر نشان داد که این عنصر وجود ندارد. برای نتیجه‌گیری نهایی، نمونه‌ای از اکسید روی مشکوک و سایر فرآورده‌های روی (از جمله کربنات روی) از همان کارخانه برای فردریش استرومایر، که از سال 1802 کرسی شیمی دانشگاه گوتینگن و سمت بازرس کل را داشت، فرستاده شد. داروخانه هانوفر

استرومایر با داشتن کربنات روی کلسینه شده، اکسیدی به دست آورد، اما نه آنطور که باید سفید رنگ، بلکه مایل به زرد است. او فرض کرد که رنگ ناشی از مخلوطی از آهن است، اما معلوم شد که آهن وجود ندارد. Strohmeyer به طور کامل آماده سازی روی را تجزیه و تحلیل کرد و دریافت که رنگ زرد به دلیل یک عنصر جدید ظاهر می شود. این نام از سنگ معدن روی که در آن یافت شد نامگذاری شد: کلمه یونانی kadmeia، "زمین کادمیوم" نام باستانی اسمیتسونیت ZnCO 3 است. این کلمه، طبق افسانه، از نام کادموس فنیقی می آید، که گفته می شود اولین کسی بود که سنگ روی را پیدا کرد و متوجه توانایی آن در دادن رنگ طلایی به مس (هنگامی که از سنگ معدن ذوب می شود) بود. همین نام به قهرمان اساطیر یونان باستان داده شد: طبق یک افسانه، کادموس در یک دوئل دشوار اژدها را شکست داد و قلعه کادمیا را در سرزمین های خود ساخت که سپس شهر هفت دروازه ای تبس رشد کرد.

شیوع کادمیوم در طبیعت و استخراج صنعتی آن.

محتوای کادمیوم در پوسته زمین 1.6·10-5٪ است. از نظر فراوانی به آنتیموان نزدیک است (2·10-5%) و دو برابر رایج تر از جیوه (8·10-6%) است. کادمیوم با مهاجرت در آبهای زیرزمینی گرم همراه با روی و سایر عناصر شیمیایی مستعد تشکیل سولفیدهای طبیعی مشخص می شود. در رسوبات گرمابی متمرکز می شود. سنگ های آتشفشانی حاوی حداکثر 0.2 میلی گرم کادمیوم در هر کیلوگرم هستند؛ در میان سنگ های رسوبی، رس ها غنی ترین کادمیوم هستند - تا 0.3 میلی گرم بر کیلوگرم، و به میزان کمتری - سنگ آهک و ماسه سنگ (حدود 0.03 میلی گرم بر کیلوگرم). میانگین محتوای کادمیوم در خاک 0.06 میلی گرم بر کیلوگرم است.

کادمیوم دارای مواد معدنی خاص خود است - گرینوکیت CdS، otavite CdCO 3، مونتپونیت CdO. با این حال، آنها سپرده های خود را تشکیل نمی دهند. تنها منبع مهم صنعتی کادمیوم، سنگ معدن روی است که در غلظت‌های 0.01 تا 5 درصد یافت می‌شود. کادمیوم همچنین در گالن (تا 0.02٪)، کالکوپیریت (تا 0.12٪)، پیریت (تا 0.02٪)، استنیت (تا 0.2٪) تجمع می یابد. کل منابع جهانی کادمیوم 20 میلیون تن و منابع صنعتی 600 هزار تن تخمین زده می شود.

ویژگی های یک ماده ساده و تولید صنعتی کادمیوم فلزی.

کادمیوم یک جامد نقره ای با درخشندگی مایل به آبی بر روی سطح تازه، فلزی نرم، چکش خوار و چکش خوار است که به راحتی به صورت ورقه ها نورد می شود و به راحتی جلا می شود. مانند قلع، چوب های کادمیوم در هنگام خم شدن صدای ترک ایجاد می کنند. در دمای 321.1 درجه سانتی گراد ذوب می شود، در دمای 766.5 درجه سانتی گراد می جوشد، چگالی آن 8.65 گرم بر سانتی متر مکعب است که به آن اجازه می دهد به عنوان یک فلز سنگین طبقه بندی شود.

کادمیوم در هوای خشک پایدار است. در هوای مرطوب به سرعت محو می شود و هنگامی که گرم می شود به راحتی با اکسیژن، گوگرد، فسفر و هالوژن ها تعامل می کند. کادمیوم با هیدروژن، نیتروژن، کربن، سیلیکون و بور واکنش نمی دهد.

بخار کادمیوم با بخار آب واکنش می دهد و هیدروژن آزاد می کند. اسیدها کادمیوم را حل کرده و نمک های این فلز را تشکیل می دهند. کادمیوم نیترات آمونیوم را در محلول های غلیظ به نیتریت آمونیوم کاهش می دهد. در محلول آبی توسط کاتیون های فلزات خاصی مانند مس (II) و آهن (III) اکسید می شود. برخلاف روی، کادمیوم با محلول های قلیایی برهمکنش نمی کند.

منابع اصلی کادمیوم محصولات میانی تولید روی هستند. رسوبات فلزی به دست آمده پس از خالص سازی محلول های سولفات روی با اثر گرد و غبار روی حاوی 2 تا 12 درصد کادمیوم است. فراکسیون های تشکیل شده در طی تولید تقطیر روی حاوی 0.7 تا 1.1 درصد کادمیوم و فراکسیون های به دست آمده در طی خالص سازی روی حاوی 40 درصد کادمیوم هستند. کادمیوم همچنین از گرد و غبار کارخانه های ذوب سرب و مس استخراج می شود (به ترتیب می تواند تا 5% و 0.5% کادمیوم داشته باشد). گرد و غبار معمولاً با اسید سولفوریک غلیظ تصفیه می شود و سپس سولفات کادمیوم با آب شسته می شود.

اسفنج کادمیوم از محلول های سولفات کادمیوم با اثر گرد و غبار روی رسوب می کند، سپس در اسید سولفوریک حل می شود و محلول با اثر اکسید روی یا کربنات سدیم و همچنین با روش های تبادل یونی از ناخالصی ها پاک می شود. فلز کادمیوم با الکترولیز بر روی کاتدهای آلومینیوم یا احیا با روی جدا می شود.

برای حذف روی و سرب، فلز کادمیوم را زیر لایه ای از قلیایی ذوب می کنند. مذاب با آلومینیوم برای حذف نیکل و کلرید آمونیوم برای حذف تالیم تصفیه می شود. با استفاده از روش های تصفیه اضافی، می توان کادمیوم با محتوای ناخالصی 10-5٪ وزنی به دست آورد.

سالانه حدود 20 هزار تن کادمیوم تولید می شود. حجم تولید آن تا حد زیادی با مقیاس تولید روی مرتبط است.

مهمترین حوزه کاربرد کادمیوم تولید منابع انرژی شیمیایی است. الکترودهای کادمیوم در باتری ها و باتری ها استفاده می شود. صفحات منفی باتری های نیکل کادمیوم از شبکه های آهنی با اسفنج کادمیوم به عنوان عامل فعال ساخته شده اند. صفحات مثبت با هیدروکسید نیکل پوشیده شده اند. الکترولیت محلولی از هیدروکسید پتاسیم است. باتری های فشرده برای موشک های هدایت شونده نیز بر اساس کادمیوم و نیکل ساخته می شوند، فقط در این مورد، نه آهن، بلکه مش های نیکل به عنوان پایه نصب می شوند.

فرآیندهایی که در یک باتری قلیایی نیکل-کادمیم اتفاق می‌افتد را می‌توان با معادله کلی توصیف کرد:

Cd + 2NiO(OH) + 2H 2 O Cd(OH) 2 + 2Ni(OH) 2

باتری های قلیایی نیکل کادمیوم نسبت به باتری های اسید سرب قابل اعتمادتر هستند. این منابع جریان با ویژگی های الکتریکی بالا، عملکرد پایدار و عمر طولانی متمایز می شوند. آنها را می توان تنها در یک ساعت شارژ کرد. با این حال، باتری های نیکل کادمیوم را نمی توان بدون تخلیه کامل شارژ کرد (از این نظر آنها نسبت به باتری های هیدرید فلزی پایین تر هستند).

کادمیوم به طور گسترده ای برای اعمال پوشش های ضد خوردگی بر روی فلزات، به ویژه هنگامی که آنها در تماس با آب دریا هستند، استفاده می شود. مهمترین قطعات کشتی ها، هواپیماها و همچنین محصولات مختلفی که برای عملیات در آب و هوای گرمسیری در نظر گرفته شده اند، با پوشش کادمیوم هستند. پیش از این، آهن و سایر فلزات با غوطه ور کردن محصولات در کادمیوم مذاب با کادمیوم پوشانده می شدند؛ اکنون پوشش کادمیوم به صورت الکترولیتی اعمال می شود.

پوشش‌های کادمیمی مزایایی نسبت به پوشش‌های روی دارند: در برابر خوردگی مقاوم‌تر هستند و راحت‌تر صاف و یکدست می‌شوند. شکل پذیری بالای چنین پوشش هایی، محکم بودن اتصالات رزوه ای را تضمین می کند. علاوه بر این، کادمیوم، بر خلاف روی، در یک محیط قلیایی پایدار است.

با این حال، آبکاری کادمیوم مشکلات خاص خود را دارد. هنگامی که کادمیوم به صورت الکترولیتی روی یک قطعه فولادی اعمال می شود، هیدروژن موجود در الکترولیت می تواند به داخل فلز نفوذ کند. در فولادهای با استحکام به اصطلاح باعث شکنندگی هیدروژنی می شود که منجر به شکست غیرمنتظره فلز تحت بار می شود. برای جلوگیری از این پدیده، یک افزودنی تیتانیوم به پوشش های کادمیوم وارد می شود.

علاوه بر این، کادمیوم سمی است. بنابراین، اگرچه قلع کادمیوم به طور گسترده استفاده می شود، استفاده از آن برای ساخت ظروف آشپزخانه و ظروف غذا ممنوع است.

حدود یک دهم تولید کادمیوم در جهان صرف تولید آلیاژها می شود. آلیاژهای کادمیوم عمدتاً به عنوان مواد ضد اصطکاک و لحیم کاری استفاده می شوند. این آلیاژ حاوی 99% کادمیوم و 1% نیکل برای ساخت یاتاقان‌هایی که در موتورهای خودرو، هواپیما و دریایی در دماهای بالا کار می‌کنند استفاده می‌شود. از آنجایی که کادمیوم به اندازه کافی در برابر اسیدها از جمله اسیدهای آلی موجود در روان کننده ها مقاوم نیست، آلیاژهای بر پایه کادمیوم گاهی اوقات با ایندیم پوشش داده می شوند.

آلیاژ مس با افزودن کمی کادمیوم باعث می شود تا سیم های خطوط حمل و نقل الکتریکی در برابر سایش مقاوم تر شوند. مس با افزودن کادمیوم تقریباً از نظر هدایت الکتریکی با مس خالص تفاوتی ندارد، اما از نظر استحکام و سختی به طرز محسوسی برتر است.

کادمیوم در فلز چوب گنجانده شده است، آلیاژ کم ذوب حاوی 50% بیسموت، 25% سرب، 12.5% ​​قلع، 12.5% ​​کادمیوم. آلیاژ چوب را می توان در آب جوش ذوب کرد. عجیب است که حروف اول اجزای آلیاژ چوب مخفف VOSK را تشکیل می دهد. این اختراع در سال 1860 توسط مهندس نه چندان معروف انگلیسی B. Wood اختراع شد. این اختراع اغلب به اشتباه به همنام او - فیزیکدان مشهور آمریکایی رابرت ویلیامز وود که تنها هشت سال به دنیا آمد نسبت می دهند. آلیاژهای کادمیوم با ذوب کم به عنوان ماده ای برای تولید ریخته گری های نازک و پیچیده، در سیستم های خودکار حفاظت در برابر آتش، برای لحیم کاری شیشه به فلز استفاده می شوند.

جهش شدید تقاضا برای کادمیوم در دهه 1940 شروع شد و با استفاده از کادمیوم در صنعت هسته ای همراه بود - کشف شد که نوترون ها را جذب می کند و میله های کنترل و اضطراری راکتورهای هسته ای از آن ساخته می شوند. توانایی کادمیوم برای جذب نوترون های انرژی های کاملاً تعریف شده در مطالعه طیف انرژی پرتوهای نوترونی استفاده می شود.

ترکیبات کادمیوم

کادمیوم ترکیبات دوتایی، نمک ها و ترکیبات پیچیده متعدد از جمله آلی فلزی را تشکیل می دهد. در محلول ها، مولکول های بسیاری از نمک ها، به ویژه هالیدها، مرتبط هستند. محلول ها به دلیل هیدرولیز محیط کمی اسیدی دارند. هنگامی که در معرض محلول های قلیایی قرار می گیرند، با شروع pH 7-8، نمک های اساسی رسوب می کنند.

اکسید کادمیوم CdO از واکنش مواد ساده یا با کلسینه کردن هیدروکسید یا کربنات کادمیوم به دست می آید. بسته به "تاریخچه حرارتی" می تواند زرد مایل به سبز، قهوه ای، قرمز یا تقریبا سیاه باشد. این تا حدی به دلیل اندازه ذرات است، اما تا حد زیادی در نتیجه نقص شبکه است. در دمای بالای 900 درجه سانتیگراد، اکسید کادمیوم فرار است و در دمای 1570 درجه سانتیگراد کاملاً تعالی می یابد. دارای خواص نیمه هادی است.

اکسید کادمیوم به راحتی در اسیدها حل می شود و در قلیاها کم محلول است و به راحتی توسط هیدروژن (در دمای 900 درجه سانتیگراد)، مونوکسید کربن (بالای 350 درجه سانتیگراد) و کربن (بالای 500 درجه سانتیگراد) کاهش می یابد.

اکسید کادمیوم به عنوان ماده الکترود استفاده می شود. در روغن های روان کننده و دسته هایی برای تولید شیشه های مخصوص گنجانده شده است. اکسید کادمیوم تعدادی از واکنش های هیدروژناسیون و هیدروژن زدایی را کاتالیز می کند.

هیدروکسید کادمیومهنگامی که قلیایی اضافه می شود، Cd(OH) 2 به عنوان یک رسوب سفید از محلول های آبی نمک های کادمیوم (II) رسوب می کند. هنگامی که در معرض محلول های قلیایی بسیار غلیظ قرار می گیرد، به هیدروکسوکادمات هایی مانند Na 2 تبدیل می شود. هیدروکسید کادمیوم با آمونیاک واکنش می دهد و کمپلکس های محلول را تشکیل می دهد:

Cd(OH) 2 + 6NH 3 H 2 O = (OH) 2 + 6H 2 O

علاوه بر این، هیدروکسید کادمیوم تحت تأثیر سیانیدهای عناصر قلیایی وارد محلول می شود. در دمای بالای 170 درجه سانتیگراد به اکسید کادمیوم تجزیه می شود. برهمکنش هیدروکسید کادمیوم با پراکسید هیدروژن در یک محلول آبی منجر به تشکیل پراکسیدهایی با ترکیبات مختلف می شود.

هیدروکسید کادمیوم برای به دست آوردن سایر ترکیبات کادمیوم و همچنین به عنوان یک معرف تحلیلی استفاده می شود. بخشی از الکترودهای کادمیوم در منابع جریان است. علاوه بر این، از هیدروکسید کادمیوم در شیشه ها و لعاب های تزئینی استفاده می شود.

فلوراید کادمیوم CdF 2 کمی در آب محلول است (4.06٪ وزنی در 20 درجه سانتیگراد)، نامحلول در اتانول. می توان آن را با اثر فلوئور روی فلز یا هیدروژن فلوراید روی کربنات کادمیوم به دست آورد.

فلوراید کادمیوم به عنوان یک ماده نوری استفاده می شود. این جزء برخی از شیشه ها و فسفرها و همچنین الکترولیت های جامد در منابع جریان شیمیایی است.

کلرید کادمیوم CdCl 2 بسیار محلول در آب است (53.2٪ وزنی در 20 درجه سانتیگراد). ماهیت کووالانسی آن نقطه ذوب نسبتا پایین آن (568.5 درجه سانتیگراد) و همچنین حلالیت آن در اتانول (1.5٪ در 25 درجه سانتیگراد) را تعیین می کند.

کلرید کادمیوم از واکنش کادمیوم با اسید هیدروکلریک غلیظ یا کلرزنی فلز در دمای 500 درجه سانتیگراد به دست می آید.

کلرید کادمیوم جزء الکترولیت های سلول های گالوانیک کادمیوم و جاذب ها در کروماتوگرافی گازی است. این بخشی از برخی از راه حل ها در عکاسی، کاتالیزور در سنتز آلی، و شار برای رشد کریستال های نیمه هادی است. در رنگرزی و چاپ پارچه از آن به عنوان ماده رنگی استفاده می شود. ترکیبات ارگانوکادمیوم از کلرید کادمیوم به دست می آیند.

برومید کادمیوم CdBr 2 کریستال های فلس دار با درخشش مرواریدی را تشکیل می دهد. این ماده بسیار مرطوب است، بسیار محلول در آب (52.9٪ وزنی در 25 درجه سانتیگراد)، متانول (13.9٪ وزنی در 20 درجه سانتیگراد)، اتانول (23.3٪ وزنی در دمای 20 درجه سانتیگراد) است.

برمید کادمیوم از برم شدن فلز یا اثر هیدروژن برومید بر روی کربنات کادمیوم به دست می آید.

برمید کادمیوم به عنوان یک کاتالیزور در سنتز آلی عمل می کند، تثبیت کننده امولسیون های عکاسی و جزء ترکیبات ارتعاشی در عکاسی است.

یدید کادمیوم CdI 2 کریستال های براق برگ شکل را تشکیل می دهد، آنها ساختار کریستالی لایه ای (دو بعدی) دارند. تا 200 نوع پلی تیپ یدید کادمیوم شناخته شده است که در توالی لایه ها با بسته بندی نزدیک شش ضلعی و مکعبی متفاوت است.

بر خلاف سایر هالوژن ها، یدید کادمیوم رطوبت سنجی نیست. در آب بسیار محلول است (46.4 درصد وزنی در دمای 25 درجه سانتیگراد). یدید کادمیوم از طریق ید دادن به فلز با حرارت دادن یا در حضور آب و همچنین از اثر یدید هیدروژن روی کربنات یا اکسید کادمیوم به دست می آید.

یدید کادمیوم به عنوان یک کاتالیزور در سنتز آلی عمل می کند. این جزء ترکیبات و روان کننده های پیروتکنیک است.

سولفید کادمیومسی دی اس احتمالا اولین ترکیب این عنصر بود که صنعت به آن علاقه مند شد. کریستال های زرد لیمویی تا نارنجی مایل به قرمز را تشکیل می دهد. سولفید کادمیوم دارای خواص نیمه هادی است.

این ترکیب عملاً در آب نامحلول است. همچنین در برابر محلول های قلیایی و اکثر اسیدها مقاوم است.

سولفید کادمیوم از برهمکنش بخارهای کادمیوم و گوگرد، رسوب از محلول‌ها تحت تأثیر سولفید هیدروژن یا سولفید سدیم و واکنش‌های بین کادمیوم و ترکیبات آلی گوگرد به دست می‌آید.

سولفید کادمیوم یک رنگ معدنی مهم است که قبلا زرد کادمیوم نامیده می شد.

در تجارت نقاشی، زرد کادمیوم به طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار گرفت. مخصوصاً اتومبیل های سواری با آن رنگ می شدند زیرا از جمله مزایای دیگر این بود که این رنگ در برابر دود لوکوموتیو به خوبی مقاومت می کرد. سولفید کادمیوم نیز به عنوان یک عامل رنگی در تولید نساجی و صابون استفاده می شد. پراکندگی کلوئیدی مربوطه برای به دست آوردن شیشه های شفاف رنگی استفاده شد.

در سال های اخیر، سولفید کادمیوم خالص با رنگدانه های ارزان تر - کادموپون و لیتوپون روی-کادمیم جایگزین شده است. کادموپون مخلوطی از سولفید کادمیوم و سولفات باریم است. از مخلوط کردن دو نمک محلول - سولفات کادمیوم و سولفید باریم به دست می آید. در نتیجه، یک رسوب حاوی دو نمک نامحلول تشکیل می شود:

CdSO 4 + BaS = CdSI + BaSO 4 Ї

لیتوپون روی کادمیوم نیز حاوی سولفید روی است. هنگام ساخت این رنگ، سه نمک به طور همزمان رسوب می کنند. لیتوپون به رنگ کرم یا عاج است.

با افزودن سلنید کادمیوم، سولفید روی، سولفید جیوه و سایر ترکیبات، سولفید کادمیوم رنگدانه های پایدار حرارتی با رنگ های روشن از زرد کم رنگ تا قرمز تیره تولید می کند.

سولفید کادمیوم به شعله رنگ آبی می دهد. از این خاصیت در صنایع آتش نشانی استفاده می شود.

علاوه بر این، سولفید کادمیوم به عنوان یک محیط فعال در لیزرهای نیمه هادی استفاده می شود. می توان از آن به عنوان ماده ای برای ساخت فتوسل، سلول های خورشیدی، فتودیود، LED و فسفر استفاده کرد.

سلنید کادمیوم CdSe بلورهای قرمز تیره را تشکیل می دهد. در آب نامحلول است و با اسیدهای هیدروکلریک، نیتریک و سولفوریک تجزیه می شود. سلنید کادمیوم از ترکیب مواد ساده یا از کادمیوم و سلنیوم گازی و همچنین از طریق رسوب از محلول سولفات کادمیوم تحت اثر سلنید هیدروژن، واکنش سولفید کادمیوم با اسید سلنیوم و برهمکنش بین ترکیبات کادمیوم و آلی سلنیوم به دست می‌آید. .

سلنید کادمیوم یک فسفر است. این به عنوان یک محیط فعال در لیزرهای نیمه هادی عمل می کند و ماده ای برای ساخت مقاومت های نوری، فتودیودها و سلول های خورشیدی است.

سلنید کادمیوم رنگدانه ای برای لعاب، لعاب و رنگ های هنری است. شیشه یاقوت با سلنید کادمیوم رنگ شده است. این، و نه اکسید کروم، مانند خود یاقوت، بود که ستاره های کرملین مسکو را قرمز کرد.

تلورید کادمیومرنگ CdTe می تواند از خاکستری تیره تا قهوه ای تیره متغیر باشد. در آب محلول نیست، اما توسط اسیدهای غلیظ تجزیه می شود. از اثر متقابل کادمیوم یا گازی و تلوریم تولید می شود.

تلورید کادمیوم، که دارای خواص نیمه هادی است، به عنوان آشکارساز اشعه ایکس و تابش گاما استفاده می شود، و تلورید جیوه-کادمیم کاربرد گسترده ای (به ویژه برای اهداف نظامی) در آشکارسازهای IR برای تصویربرداری حرارتی پیدا کرده است.

هنگامی که استوکیومتری نقض می شود یا ناخالصی ها وارد می شوند (به عنوان مثال، اتم های مس و کلر)، تلورید کادمیوم خواص حساس به نور پیدا می کند. در عکاسی الکتریکی استفاده می شود.

ترکیبات ارگانوکادمیوم CdR 2 و CdRX (R = CH 3، C 2 H 5، C 6 H 5 و سایر رادیکال های هیدروکربنی، X - هالوژن ها، OR، SR و غیره) معمولاً از معرف های Grignard مربوطه به دست می آیند. از نظر حرارتی پایداری کمتری نسبت به همتایان روی خود دارند، اما عموماً واکنش پذیری کمتری دارند (معمولاً در هوا غیر قابل اشتعال). مهمترین کاربرد آنها تولید کتون از کلریدهای اسیدی است.

نقش بیولوژیکی کادمیوم

کادمیوم در موجودات تقریباً همه جانوران یافت می شود (در حیوانات خشکی حدود 0.5 میلی گرم در هر کیلوگرم وزن و در حیوانات دریایی از 0.15 تا 3 میلی گرم بر کیلوگرم است). در عین حال یکی از سمی ترین فلزات سنگین محسوب می شود.

کادمیوم در بدن عمدتاً در کلیه ها و کبد متمرکز می شود، در حالی که محتوای کادمیوم در بدن با افزایش سن افزایش می یابد. به شکل مجتمع هایی با پروتئین هایی که در فرآیندهای آنزیمی شرکت می کنند تجمع می یابد. کادمیوم که از بیرون وارد بدن می شود، بر تعدادی از آنزیم ها اثر مهاری دارد و آنها را از بین می برد. عمل آن بر اساس اتصال گروه –SH از باقی مانده های سیستئین در پروتئین ها و مهار آنزیم های SH است. همچنین ممکن است با جابجایی روی از عملکرد آنزیم های حاوی روی جلوگیری کند. به دلیل نزدیکی شعاع یونی کلسیم و کادمیوم، می تواند جایگزین کلسیم در بافت استخوانی شود.

مردم با مصرف آب آشامیدنی آلوده به زباله های حاوی کادمیوم و همچنین سبزیجات و غلات که در زمین های واقع در نزدیکی پالایشگاه های نفت و کارخانه های متالورژی رشد می کنند، توسط کادمیوم مسموم می شوند. قارچ ها توانایی خاصی در جمع آوری کادمیوم دارند. بر اساس برخی گزارش ها، محتوای کادمیوم در قارچ می تواند به واحد، ده ها و حتی 100 میلی گرم یا بیشتر در هر کیلوگرم از وزن خود برسد. ترکیبات کادمیوم از جمله مواد مضر موجود در دود تنباکو هستند (یک سیگار حاوی 1 تا 2 میکروگرم کادمیوم است).

یک مثال کلاسیک از مسمومیت مزمن با کادمیوم، بیماری است که برای اولین بار در ژاپن در دهه 1950 توصیف شد و "itai-itai" نامیده شد. این بیماری با درد شدید در ناحیه کمر و درد عضلانی همراه بود. علائم مشخصه آسیب غیرقابل برگشت کلیه نیز ظاهر شد. صدها مورد مرگ در ایتای-ایتای ثبت شده است. این بیماری به دلیل آلودگی بالای محیط زیست در ژاپن در آن زمان و رژیم غذایی خاص ژاپنی ها - به طور عمده برنج و غذاهای دریایی (آنها قادر به جمع آوری کادمیوم در غلظت های بالا هستند) گسترده شد. مطالعات نشان داده است که افراد مبتلا به "Itai-Itai" تا 600 میکروگرم کادمیوم در روز مصرف می کنند. متعاقباً، در نتیجه اقدامات حفاظت از محیط زیست، فراوانی و شدت سندرم هایی مانند "ایتای-ایتای" به طور قابل توجهی کاهش یافت.

در ایالات متحده، رابطه ای بین سطح کادمیوم در جو و بروز مرگ و میر ناشی از بیماری های قلبی عروقی یافت شد.

اعتقاد بر این است که حدود 1 میکروگرم کادمیوم به ازای هر 1 کیلوگرم وزن بدن می تواند در روز بدون آسیب به سلامت وارد بدن انسان شود. آب آشامیدنی نباید بیش از 0.01 میلی گرم در لیتر کادمیوم داشته باشد. پادزهر مسمومیت با کادمیوم سلنیوم است، اما مصرف غذاهای غنی از این عنصر منجر به کاهش میزان گوگرد در بدن می شود که در این صورت دوباره کادمیوم خطرناک می شود.

النا ساوینکینا

کادمیوم را از کجا تهیه می کنید؟کادمیوم همیشه در سنگ معدنی که روی و سرب از آن استخراج می شود و گاهی در سنگ معدن مس وجود دارد. بنابراین ناگزیر به ضایعات تولید این فلزات ختم می شود. اما آنها دور ریخته نمی شوند، بلکه سعی می شود بازیافت شوند، زیرا عناصر زیادی وجود دارد که مردم به آنها نیاز دارند. سهم کادمیوم بسیار زیاد است - 0.3-0.5٪ از وزن کنسانتره روی، و 95٪ از آن از آنجا گرفته می شود. در واقع، کادمیوم هنگام مطالعه ترکیبات روی کشف شد. آنها داستان زیر را بیان می کنند (نگاه کنید به "شیمی و زندگی"، 1970، شماره 9). در سال 1817، درگیری در ماگدبورگ به وجود آمد: دکتر رولوف منطقه دستور داد که تمام آماده‌سازی‌های حاوی اکسید روی از فروش خارج شوند، زیرا مشکوک بودند که حاوی آرسنیک هستند. داروسازان سوگند خوردند که در فرآورده‌ها آرسنیک وجود ندارد، به جز اکسید آهن، که رنگ زردی به پماد می‌دهد. داور پروفسور فردریش استروهمایر از دانشگاه گوتینگن بود که در آن زمان بازرس ارشد داروسازی بود. او در واقع موفق شد یک ترکیب زرد رنگ را از دارو جدا کند. با این حال، هیچ ربطی به آرسنیک یا آهن نداشت، اما معلوم شد که اکسید یک عنصر جدید است. در پاییز 1817، استرومایر در گفتگو با همکاران، آن را کادمیوم نامید که توضیح زیر در مورد آن ارائه شده است. شاهزاده افسانه ای فینیقی کادموس که در جستجوی خواهرش اروپا که توسط زئوس دزدیده شده بود به بوئوتیا آمده بود، قلعه کادمه را در آنجا ساخت. تبس یونان باستان بعدها در اطراف آن رشد کرد. در زمان‌های قدیم، مخلوط خاصی از ترکیبات روی در نزدیکی این شهر یافت می‌شد که «زمین کادمی» یا کادمیوم نام داشت. Strohmeyer از این نام استفاده کرد.

رولوف همچنین به زودی متقاعد شد که ناخالصی مشکوک آرسنیک نیست، بلکه ترکیبی از یک فلز جدید است. اما مقاله او به " مجله fur der praktischen Heilkunde"، به تعویق افتاد و در آوریل 1818 منتشر شد، زمانی که شیمیدانان قبلاً از کشف استرومایر اطلاع داشتند.

رنگ زرد ترکیب چه تاثیری بر علاقه به کادمیوم داشت؟به مستقیم ترین روش: بلافاصله پس از کشف استروهمایر، یک کارستن، مشاور ارشد متالورژی در کارخانه برسلاو (وروتسولاو کنونی)، در سنگ معدن روی سیلزی عنصری یافت که هنگام عبور سولفید هیدروژن از محلول آن، رسوب زرد رنگی به وجود می آورد. آن را "ملینیوم" از کلمه لاتین "" نامید. ملیس"، که به معنای عسل است. هنوز همان کادمیوم بود و سولفید آن به رنگدانه زرد عالی، ابتدا برای هنرمندان و سپس، وقتی قیمت کاهش یافت، برای نقاشی تبدیل شد. با به دست آوردن سولفید کادمیوم به روش های مختلف، می توانید رنگ زیبایی در سایه های مختلف - از لیمویی تا نارنجی درست کنید. زرد کادمیوم از آنجایی که در برابر اسیدها، قلیاها و حرارت قوی مقاوم است، برای رنگ آمیزی سرامیک نیز مناسب است. علاوه بر این، هنگامی که سولفید کادمیوم با اولترامارین مخلوط می شود، یک رنگ سبز عالی تشکیل می شود - سبز کادمیوم. هنگامی که کادمیوم می سوزد، رنگ آبی تولید می کند، بنابراین از آن در صنایع آتش نشانی نیز استفاده می شد. بنابراین، در دهه 90 قرن بیستم، 17 درصد کادمیوم برای تهیه رنگ برای اهداف مختلف استفاده می شد.

کاربرد اصلی کادمیوم چیست؟باتری های نیکل کادمیوم: یکی از الکترودهای موجود در آنها از کادمیوم یا هیدروکسید آن ساخته شده است که تولید آنها بیش از 60 درصد کل کادمیوم استخراج شده را مصرف می کند. این باتری‌ها بسیار بادوام هستند: آنها می‌توانند چندین برابر بیشتر از نزدیک‌ترین رقبای خود - باتری‌های سربی - چرخه‌های تخلیه-شارژ را ارائه دهند، اما قیمت آنها ده برابر بیشتر است. و از نظر نسبت برق ذخیره شده به وزن، Ni-Cd دو برابر سرب است که آنها را برای خودروهای الکتریکی امیدوارکننده می کند. طول عمر باتری های نیکل کادمیوم مدرن بیش از 30 سال است. آنها به سرعت شارژ می شوند و به سرعت انرژی آزاد می کنند و به دلیل مقاومت داخلی کم خود می توانند چگالی جریان بالایی را بدون گرم شدن ایجاد کنند. بنابراین، آنها در هر جا که چگالی جریان بالا مورد نیاز است - در ماشین های برقی، واگن برقی، تراموا، قطار برقی، پیچ گوشتی، و همچنین در تجهیزات رادیویی و لوازم خانگی استفاده می شود. تا همین اواخر، آنها انرژی کامپیوترها و تلفن های همراه را نیز تامین می کردند، اما اکنون جای آنها توسط لیتیوم یون گرفته شده است. باتری‌های نیکل کادمیوم نیز قرار است در سیستم‌های انرژی جایگزین استفاده شوند، جایی که هر از گاهی لازم است انرژی اضافی به جایی پمپاژ شود، که سپس کمبود تولید به دلیل آب و هوای بد را جبران می‌کند: چنین باتری‌هایی می‌توانند ذخیره‌سازی قابل اعتمادی را فراهم کنند. تا 6.5 مگاوات ساعت الکتریسیته، که آنها را همتراز با سرب و سولفید سدیم قرار می دهد.

از جمله معایب باتری های نیکل کادمیوم می توان به خود دشارژ بالا و اثر حافظه اشاره کرد: اگر باتری را شارژ کنید که کاملاً تخلیه نشده باشد، هر بار انرژی کمتر و کمتری در آن جمع می شود. این عقیده وجود دارد که اگر چنین باتری گهگاهی به شدت تخلیه شود، می توان با این اثر مبارزه کرد. اما اشکال اصلی آنها سمیت کادمیوم است. به همین دلیل استفاده از باتری‌های نیکل-کادمیم و همچنین رنگدانه‌های کادمیوم برای رنگ‌ها، تثبیت‌کننده‌های پلیمرها (10 درصد تولید فلز) و پوشش‌های فلزات (5 درصد) به طور مداوم در حال کاهش است.

کدام کاربرد کادمیوم در حال افزایش است؟تولید پنل های خورشیدی. تلورید کادمیوم نور خورشید را به خوبی به الکتریسیته تبدیل می کند، اگرچه نسبت به باتری های سیلیکونی پایین تر است: راندمان ماژول های موجود در بازار به ترتیب 8-9٪ و 13-16٪ است. با این حال، تلورید کادمیوم به شکل لایه‌های نازک روی شیشه‌های رسانا رسوب می‌کند که به انرژی و مواد بسیار کمتری نسبت به تولید باتری‌های سیلیکونی نیاز دارد. در نتیجه (" "، 2012، 16، 5245-5259; doi:10.1016/j.rser.2012.04.034) هزینه های انرژی برای تولید باتری با تولید انرژی ظرف یک سال جبران می شود که دو تا سه برابر است (و همچنین انتشار دی اکسید کربن به ازای هر کیلووات برق تولید شده توسط آن در اروپا) کمتر از باتری های سیلیکونی به عبارت دیگر باتری هایی که از ترکیبات کادمیوم استفاده می کنند بسیار سازگار با محیط زیست هستند. با افزایش کارایی، این تفاوت حتی بیشتر خواهد شد و در اینجا چشم اندازهایی وجود دارد، زیرا مقادیر رکوردی راندمان تلورید کادمیوم در سال 2011 هنگام اعمال لایه نازک آن روی شیشه و پلی آمید انعطاف پذیر به ترتیب 15.6 و 13.8٪ بود. باتری‌های پلیمری صدها برابر کمتر از باتری‌های شیشه‌ای وزن دارند و به راحتی بر روی سطوح منحنی نصب می‌شوند که توجه محققان را به خود جلب می‌کند.

لایه های نازک همه چیز نیستند. عناصر مبتنی بر نقاط کوانتومی ساخته شده از کالکوژنیدها - سولفید کادمیوم، تلورید و سلنید - نمایندگان امیدوار کننده سلول های خورشیدی نسل سوم هستند که به گفته کارشناسان، می توانند در نهایت از خودکفایی این منبع انرژی اطمینان حاصل کنند. این نقاط توجه محققین را به خود جلب می کنند زیرا به دلیل وابستگی خواص آنها به اندازه آنها می توان به جذب و تبدیل کل طیف خورشیدی به الکتریسیته دست یافت. علاوه بر این، در برخی آزمایش‌ها، نقاط کوانتومی کالکوژنید توانایی به دست آوردن چندین الکترون از یک فوتون را نشان دادند - اثر تولید چندگانه اکسیتون‌ها. بدیهی است که در صورت استفاده صحیح، راندمان تبدیل نور را تا حد زیادی افزایش می‌دهد و این به ما اجازه می‌دهد که انتظار همگرایی در هزینه برق از خورشید و سوزاندن زغال سنگ را داشته باشیم.

با این حال، تا کنون، پتانسیل نقاط کوانتومی به طور کامل آشکار نشده است - بازدهی رکورد 5.42٪ در ابتدای سال 2013 توسط عنصری مبتنی بر نقاط کوانتومی ساخته شده از سولفید کادمیوم و سلنید با افزودنی‌های منگنز نشان داده شد. بررسی انرژی های تجدیدپذیر و پایدار"، 2013، 22، 148-167; doi:10.1016/j.rser.2013.01.030). اعتقاد بر این است که نقاط خود در این مورد مقصر نیستند - ماده الکترود بهینه هنوز برای اطمینان از حذف کامل حامل های بار ناشی از واکنش نوری از آنها انتخاب نشده است. این امکان وجود دارد که کادمیوم در ساخت الکترودها نیز مفید باشد؛ آزمایش‌ها با یک الکترود ساخته شده از قلع کادمیوم CdSnO 3 برای سلول‌های خورشیدی نتایج خوبی را نشان می‌دهد. مواد انرژی خورشیدی و سلول های خورشیدی"، 2013، 117، 300-305; doi:10.1016/j.solmat.2013.06.009).

چه نانوذرات دیگری از ترکیبات کادمیوم ساخته شده است؟متنوع ترین: نانومیله ها، نانولوله ها و حتی ساختارهایی مانند خارپشت دریایی. این امکان وجود دارد که برخی از آنها در فناوری های آینده کاربرد پیدا کنند.

آیا در سربازان قلع کادمیوم وجود دارد؟ممکن است به همین جا ختم شود، زیرا افزودن اندکی کادمیوم نقطه ذوب سایر فلزات را تا حد زیادی کاهش می دهد و بر این اساس، پر شدن بهتر قالب با آلیاژ ریخته گری را تضمین می کند. جای تعجب نیست که بخشی از آلیاژ معروف چوب و انواع آن است. چنین آلیاژهایی به طور گسترده در متالوگرافی استفاده می شود (آنها در بخش های نازک ریخته می شوند، نمونه هایی برای بررسی میکروسکوپی)، در ریخته گری دقیق، آنها به عنوان میله های مذاب از دست رفته در ساخت اشکال توخالی و همچنین فیوزهای همجوشی عمل می کنند. ظاهراً این مهندس انگلیسی بارنابا وود بود که اولین کسی بود که توانایی کادمیوم در کاهش نقطه ذوب سایر فلزات را کشف کرد، زیرا عناصر تشکیل دهنده آلیاژی که به نام او نامگذاری شده است - هفت تا هشت قسمت بیسموت، چهار قسمت سرب. و هر کدام از قلع و کادمیوم دارای نقطه ذوب 271 327، 231 و 742 درجه سانتیگراد هستند. و همه با هم در دمای 69 درجه ذوب می شوند! این نتیجه در سال 1860 چنان غیرمنتظره بود که هیئت تحریریه مجله " مجله آمریکایی علوم و هنریادداشت زیر را به مقاله وود اضافه کرد: «ما وقت داشتیم فقط چند آزمایش جالب دکتر وود را در رابطه با تأثیر شگفت انگیز کادمیوم در کاهش نقطه ذوب آلیاژهای مختلف تکرار کنیم.» امروزه، توانایی کادمیوم در کاهش نقطه ذوب فلزات با افزودن آن به لحیم کاری استفاده می شود - این 2٪ از تولید جهانی فلز را تشکیل می دهد. علاوه بر این، لحیم کاری ها نه تنها صنعتی، بلکه خانگی نیز هستند. به عنوان مثال، در انجمن جواهرسازان، صنعتگران توصیه های زیر را ارائه می دهند: "کمی کادمیوم به طلا اضافه کنید، نقطه ذوب آن کمتر از فلز محصول خواهد بود و امکان لحیم کردن قسمت مورد نیاز وجود دارد. از آنجایی که احتمال تبخیر کادمیوم در حین لحیم کاری وجود دارد، نمونه محصول ممکن است تغییر نکند. فقط باید تحت فشار لحیم کاری کنید تا مسموم نشوید.»

مسیر ورود کادمیوم به بدن چیست؟خواننده می گوید: "کادمیم در اسباب بازی های کودکان غیرممکن است، سمی است." و او درست خواهد گفت، اما فقط تا حدی، زیرا بعید است که کادمیوم از یک سرباز قلع (هر شکلی که از فلز سنگین نقره ای ساخته شده است در یک کارگاه کوچک ریخته شده است) یا از یک طرح زرد روی یک کاسه سالاد بتواند به نحوی وارد بدن انسان شود. او راه های کاملا متفاوتی دارد. سه تا از آنها موجود است. اولا، با دود سیگار: کادمیوم به خوبی در برگ های تنباکو جمع می شود. ثانیاً از هوا، به ویژه هوای شهری: حاوی مقدار زیادی گرد و غبار جاده ای است که در اثر سایش لاستیک ها و لنت ترمز ایجاد می شود (و کادمیوم بخشی از ترکیب آنها است). هر چه بیشتر این گرد و غبار را تنفس کنید، محتوای کادمیوم در بدن بیشتر می شود. بنابراین، در بین کنترل کنندگان ترافیک یک و نیم برابر بیشتر از کارگران راهداری از مناطق روستایی است (" شیمی کره"، 2013، 90، 7، 2077-2084). کادمیوم همچنین در دود نیروگاه های حرارتی، اگر با زغال سنگ کار می کنند، و در دود ناشی از سوختن چوب وجود دارد، زیرا درختان آن را از خاک استخراج می کنند. منبع سوم غذا است، به ویژه ریشه، برگ و دانه گیاهان: در اینجا کادمیم جمع می شود. تحقیقات انجام شده توسط دانشمندان سیاتل نشان داد که در میان زنان جوانی که در مناطق غیر آلوده به کادمیوم زندگی می کنند، سیگار منبع اصلی کادمیوم است و محتوای این فلز را یک و نیم برابر افزایش می دهد. اما در بین محصولات غذایی، کشک دانه توفو منبع قابل توجهی از کادمیوم است - یک وعده از آن در هفته محتوای کادمیوم در بدن را تا 22٪ افزایش می دهد. علم کل محیط زیست”، 2011، 409، 9، 1632-1637). مقدار زیادی کادمیوم در نرم تنان و سخت پوستان که از پلانکتون تغذیه می کنند یافت می شود. زیست شناسان نیوزیلندی دریافته اند که کادمیوم موجود در آب دریا (غلظت آن در آب دریا 0.11 میکروگرم در لیتر است) به احتمال زیاد به دلیل تقصیر انسان به آنجا ختم شده است. کادمیوم در کودهای فسفر وجود دارد، از آنجایی که به هر حال، عمدتاً به گیاهان خوراکی ختم می شود. باران کودها را به رودخانه ها و سپس به دریا می برد. کادمیوم روی سطح ریز ذرات حرکت می کند. هنگامی که در آب نمک قرار می گیرد، آزاد می شود و به فیتوپلانکتون ها و همراه با آن در صدف ها می رسد. در نتیجه، نرم تنانی که در دهانه رودخانه‌ها رشد می‌کنند، جایی که کادمیوم هنوز از میکروذرات شسته نشده است، نسبتاً خالص هستند و آنهایی که پایین‌تر هستند، به‌ویژه مقدار زیادی از این فلز را دارند. علم کل محیط زیست"، 1996، 181، 1، 31-44). محتوای کادمیوم در صدف 13 تا 26 میکروگرم در هر گرم وزن خشک است. برای مقایسه: در دانه های آفتابگردان، که منبع مهمی از کادمیوم نیز محسوب می شوند، 0.2-2.5 میکروگرم در هر گرم دانه وجود دارد، در برگ های تنباکو - 0.5-1 میکروگرم در هر گرم وزن خشک وجود دارد. از آنجایی که نه تنها صدف ها از پلانکتون ها تغذیه می کنند، کادمیوم نیز در ماهی هایی که در دریاهای کثیف صید می شوند، به پایان می رسد. و کثیف ترین دریای بالتیک است که رودخانه های زیادی از مناطق صنعتی و مناطق با کشاورزی فشرده به آن می ریزند.

کادمیوم انسانی چگونه وارد محیط می شود؟علاوه بر کودهای فسفاته، گرد و غبار جاده و احتراق سوخت، دو راه دیگر نیز وجود دارد. اولین مورد متالورژی غیر آهنی است: با تمام تلاش هایی که در جهت پاکسازی گازهای گلخانه ای انجام می شود، بخشی از آن ناگزیر از تمام فیلترها عبور می کند. مورد دوم محل های دفن زباله و بازیافت زباله است، به عنوان مثال، زمانی که پلاستیک در آنجا می سوزد. اما در محل دفن زباله، حتی بدون گرم کردن، کادمیوم شسته شده و همراه با آب وارد خاک می شود. به طور کلی، متالورژی غیر آهنی 5 هزار تن کادمیوم در سال تولید می کند، سوزاندن زباله - 1.5، و تولید کودهای فسفاته و سوزاندن چوب - 0.2 هزار تن از بیش از هفت هزار تنی که انسان تقریباً در محیط منتشر می کند. از دهه 30 قرن XX. توانایی‌های خود طبیعت کم‌تر است: 0.52 هزار تن توسط آتشفشان‌ها و 0.2 هزار تن توسط دفع گیاهان تأمین می‌شود، در مجموع 0.83 هزار تن (به "شیمی و زندگی"، 1979، شماره 12 مراجعه کنید). به عبارت دیگر، بیش از دو سوم کادمیوم استخراج شده از روده های زمین را نمی توان به فلز تبدیل کرد (و تولید جهانی برای چندین دهه بین 17 تا 20 هزار تن در سال در نوسان است)، بنابراین چشم انداز استفاده در اینجا بسیار گسترده است. . با این حال، هیچ انگیزه ای وجود ندارد، که در ادامه بحث خواهد شد.

مواد جدید حاوی کادمیوم در محل دفن زباله چگونه رفتار خواهند کرد؟متفاوت. تجزیه و تحلیل دقیقی توسط واسیلی فتناکوس از آزمایشگاه ملی بروکهاون (ایالات متحده آمریکا) انجام شد، که چرخه عمر باتری تلورید کادمیوم را به تفصیل شرح داد. بررسی انرژی های تجدیدپذیر و پایدار"، 2004، 8، 303-334; doi:10.1016/j.rser.2003.12.001). او اینگونه استدلال می کند. در یک سلول خورشیدی، ترکیب کادمیوم بین لایه‌های شیشه یا پلاستیک قرار دارد. بنابراین، ذرات حاوی کادمیوم تنها زمانی می توانند در محیط ظاهر شوند که عنصر از بین برود، که یا در یک منطقه بسیار غبارآلود یا در هنگام شکست اتفاق می افتد. اما حتی در آن زمان، همانطور که آزمایش نشان داد، هیچ بارانی قادر به شستشوی مقدار قابل توجهی از کادمیوم از عنصر نیست. دمای تبخیر CdTe بیش از 1000 درجه سانتیگراد است و CdS که در این عناصر نیز وجود دارد، 1700 درجه سانتیگراد است، بنابراین در حین کار تبخیر وجود نخواهد داشت.

اگر این عنصر در پشت بام یک خانه شخصی باشد که در آن آتش سوزی وجود داشته باشد چه؟ در هوا، تلورید کادمیوم تا دمای 1050 درجه سانتیگراد پایدار می ماند، که کمتر از حرارت در هنگام آتش سوزی معمولی است. آزمایش‌های مستقیم ثابت کرده‌اند که اگر باتری روی یک بستر شیشه‌ای ساخته شود، تقریباً تمام کادمیوم در شیشه مذاب باقی می‌ماند - فقط 0.6٪ از مقدار کمی که قبلاً وجود دارد (در نهایت، این یک لایه نازک است) می‌تواند آزاد شود. برخی از عناصر، هنگامی که در محل دفن زباله شکسته می شوند، در واقع شکسته می شوند و کادمیوم آزاد می کنند، در حالی که برخی دیگر، عناصر مدرن تر، این کار را نمی کنند. مقررات قانونی می تواند تضمین کند که فقط عناصر بی ضرر دور ریخته می شوند. و بهتر است به هیچ وجه آنها را دور نریزید زیرا حاوی تلوریم ارزشمند هستند.

متأسفانه، Fthenakos در مورد عناصر مبتنی بر پلیمر چیزی نمی گوید، که به احتمال زیاد می سوزند و کادمیوم در شیشه ذوب نمی شود. اما او خاطرنشان می کند که ممنوعیت استفاده از کادمیوم می تواند به عواقب بسیار بدتری منجر شود: تولیدکنندگان روی، سرب و مس پس از از دست دادن بازار فروش، استخراج کادمیوم از زباله را متوقف خواهند کرد و آنها شروع به آلوده کردن همه چیز در اطراف خواهند کرد بسیار بیشتر از محل های دفن زباله (به یاد داشته باشید یک سوم کادمیومی که به داخل دودکش پرواز می کند). بنابراین، استفاده از کادمیوم باید در حالی که اقدامات برای دفع محصولات تشدید می شود، گسترش یابد.

یک سوال جداگانه در مورد دستگاه های مبتنی بر نانو نقطه وجود دارد: وقتی این مواد از بین می روند، ناگزیر نانوذراتی را که می توانند در طول زنجیره غذایی حرکت کنند، پراکنده می کنند. داده ها وجود دارد (" مجله مواد خطرناک"، 2011، 192، 15، 192-199; doi:10.1016/j.jhazmat.2011.05.003)، که در عین حال بدون تغییر باقی نمی‌مانند: در کبد و کلیه موش‌هایی که نانو نقطه‌های سلنید کادمیوم به داخل حفره شکمی تزریق شده‌اند، افزایش کادمیوم آزاد مشاهده شد. . اگر نانوذرات قبل از استفاده با نور ماوراء بنفش روشن شوند، این اثر بیشتر آشکار می‌شود (ظاهراً در شرایط طبیعی این مورد در مورد نانوغبار صدق می‌کند). بدیهی است که الزامات برای دفع سلول های خورشیدی و سایر وسایل مبتنی بر چنین نانوذراتی باید سختگیرانه تر از استفاده از محصولات یکپارچه باشد.

چرا کادمیوم خطرناک است؟این سوال بسیار پیچیده تر از آن است که به نظر می رسد، زیرا کادمیوم در مقادیر میکروسکوپی وارد بدن می شود و فوراً عمل نمی کند. محققان دانشگاه داکوتای شمالی به سرپرستی Soysunwan Satarug در این مورد به تفصیل می نویسند (" "، 2010، 118، 182-190; doi:10.1289/ehp.0901234). بیایید این بررسی را بازگو کنیم.

می توان ثابت شده دانست که افرادی که در مناطقی زندگی می کنند که خاک دارای مقدار قابل توجهی کادمیوم است و مواد غذایی دائماً به آن آلوده می شوند، شکنندگی استخوان را افزایش می دهند. ژاپنی ها این بیماری را itai-itai نامیدند: در دهه 40 در استان تویاما ظاهر شد، جایی که کشاورزان از آب معدن روی برای آبیاری مزارع خود استفاده می کردند. محتوای کادمیوم در برنج به حدی بود که مصرف روزانه 600 میکروگرم در روز یا 4200 میکروگرم در هفته یا تا 2 گرم برای هر فرد در طول زندگی بود. تشخیص رابطه علت و معلولی در اینجا دشوار نیست، که نمی توان در مورد مصرف مزمن کادمیوم در دوزهای کوچک گفت. همه اینها به درصد خطر ابتلا به یک بیماری خاص بستگی دارد. هنوز کاملاً ناشناخته است که چه دوزهای کادمیوم را می توان بی ضرر در نظر گرفت. سازمان بهداشت جهانی در سال 1989 حداکثر مصرف قابل تحمل کادمیوم در هفته را تعیین کرد: 400-500 میکروگرم، بر این اساس که 2 گرم در طول عمر زیاد است و منجر به itai-itai می شود. در سال 1992، هنجار دوباره محاسبه شد، 7 میکروگرم در روز به ازای هر کیلوگرم وزن بود. به راحتی می توان فهمید که دوز هفتگی برای یک فرد با وزن 70 کیلوگرم یکسان است - 490 میکروگرم. هنگام محاسبه، فرض بر این بود که بدن 5٪ از کادمیوم وارد شده را جذب می کند و 0.005٪ از مقدار فلزی که قبلاً در آن است با ادرار خارج می شود. با این حال، برخی از پزشکان این مدل را زیر سوال می برند و اشاره می کنند که با مواردی مواجه شده اند که بدن 40 درصد از کادمیوم وارد شده را جذب کرده است. علاوه بر این، اندازه‌گیری‌ها نشان داده است که مصرف 1 میکروگرم در هر کیلوگرم در روز منجر به 2 میکروگرم کادمیوم در هر گرم کراتینین در ادرار می‌شود و اثرات ناخوشایند حتی در سطوح بسیار پایین‌تر ظاهر می‌شود. (محتوای کادمیوم و سایر فلزات مضر در ادرار که غلظت آنها کم است، معمولاً بر حسب میکروگرم بر گرم کراتینین بیان می شود - این ماده در طول فعالیت ماهیچه ای تشکیل می شود و دائماً از طریق ادرار دفع می شود. نتیجه در چنین واحدهایی ارائه می شود. به رقیق شدن نمونه بستگی ندارد. در زیر کلمه "کراتینین" را حذف خواهیم کرد. بدیهی است که اندازه گیری کادمیوم در ادرار بسیار راحت تر از دریافت آن از منابع مختلف به بدن است)

این اثرات چیست؟ هنگام خواندن مرور، این تصور برای فرد ایجاد می شود که کادمیوم باعث علائم پیری می شود. اول از همه، تجمع در کلیه ها، تخریب لوله های کلیوی را تسریع می کند. بر اساس برخی داده ها، اگر 2-4 میکروگرم کادمیوم در روز از طریق ادرار دفع شود، احتمال تخریب کلیه 10٪ است. به گفته برخی دیگر، زمانی که آنها نه دفع روزانه، بلکه غلظت نمونه آزمایشی را اندازه گیری می کنند، محتوای کادمیوم در ادرار 0.67 میکروگرم در گرم از قبل خطرناک است. (اگر فرض کنیم روزانه 1-2 گرم کراتینین از طریق ادرار دفع می شود، معلوم می شود که دوز خطرناک دفع کادمیوم روزانه حدود 1 میکروگرم است.) در نتیجه تخریب لوله، توانایی کلیه ها بازگشت ویتامین ها، مواد معدنی و سایر مواد مفید به بدن ضعیف می شود، به عنوان مثال روی و مس مرتبط با متالوتیونین ها، کلسیم، فسفات ها، گلوکز، اسیدهای آمینه. افزایش دو برابری سطح کادمیوم در ادرار، میزان کلسیم موجود در آن را 2 میلی گرم در روز افزایش می دهد. حدس زدن اینکه از دست دادن کلسیم خطر پوکی استخوان را افزایش می دهد، دشوار نیست. در واقع، در گروه زنان بالای 50 سال با بیش از 1 میکروگرم در گرم کادمیوم در ادرار، خطر پوکی استخوان 43 درصد بیشتر از زنانی بود که کمتر از 0.5 میکروگرم در گرم داشتند. با سطوح کادمیوم بین 1 تا 2 میکروگرم در گرم، خطر افزایش سطح گلوکز و ابتلا به دیابت نوع 2 به ترتیب 1.48 و 1.24 در مقایسه با موارد با کمتر از 1 میکروگرم در گرم است. یک نظرسنجی از کره ای ها که یک چهارم آنها از فشار خون بالا رنج می بردند، نشان داد که خطر ابتلا به این بیماری در افرادی که سطح کادمیوم بالایی دارند، یک و نیم برابر بیشتر از افراد دارای سطوح پایین است. خطر حمله قلبی در زنان با بیش از 0.88 میکروگرم در گرم کادمیوم در ادرار آنها 1.8 برابر بیشتر از زنان با کمتر از 0.43 میکروگرم در گرم است. احتمال مرگ ناشی از سرطان در مردان با کمتر از 0.22 و بیش از 0.48 میکروگرم در گرم کادمیوم در ادرار 4.3 برابر متفاوت است. گمان هایی وجود دارد که کادمیوم باعث کاهش باروری در مردان می شود.

به طور کلی، از کار دکتر ساتاروگا و همکارانش، چنین برمی‌آید که آلودگی محیطی با کادمیوم مقصر این واقعیت است که بیماری‌های مرتبط با افزایش سن در طول قرن بیستم «جوان‌تر» شده‌اند.

داده های عجیبی نیز وجود دارد. بنابراین، ارتباط قوی بین سطح کادمیوم ادرار و خطر فشار خون بالا در آمریکایی‌هایی که سیگار نمی‌کشند وجود داشت، در حالی که چنین ارتباطی در بین سیگاری‌ها مشاهده نشد. در این میان، در بین دوستداران سیگار، مصرف کادمیوم به وضوح بیشتر است و علاوه بر این، محتوای کادمیوم در ادرار آمریکایی ها به طور کلی بیش از سه برابر کمتر از کره ای های ذکر شده در بالا است. در افراد سیگاری با تخریب شبکیه وابسته به سن، سطح کادمیوم در ادرار 1.18 میکروگرم در گرم بود - تقریباً دو برابر بیشتر از افراد سیگاری بدون این بیماری و افراد سالم غیر سیگاری. با این حال، آن دسته از افراد غیر سیگاری که به این بیماری مبتلا شدند، به اندازه افراد سالم کادمیوم کمی داشتند - که به این معنی است که فقط این نیست. چنین داده های متناقضی این سوال را ایجاد می کند: آیا افزایش محتوای کادمیوم در ادرار نه علت، بلکه پیامد برخی فرآیندهای سیستمیک در بدن را نشان می دهد؟ در نهایت، اکثر مطالعات ذکر شده در بررسی، میزان مصرف کادمیوم را اندازه‌گیری نکرده‌اند، بلکه تنها خروجی آن را اندازه‌گیری کرده‌اند.

چگونه با کادمیوم در بدن مقابله کنیم؟تحقیقات علمی کمی در مورد این موضوع وجود دارد و این اصل در همان کار توسط محققان داکوتای شمالی نشان داده شده است. کادمیوم یکی از عناصر حیاتی نیست، بنابراین بدن مکانیسم خاصی برای جذب آن ندارد - کادمیوم از مکانیسم هایی استفاده می کند که برای فلزات سنگین مشابهی که یون های دو ظرفیتی تشکیل می دهند: روی، آهن، منگنز و کلسیم ارائه شده است. کمبود هر یک از این عناصر بلافاصله منجر به افزایش جذب کادمیوم می شود. بنابراین، کمبود آهن باعث افزایش میزان کادمیوم در زنان تایلندی سه تا چهار برابر می شود. مطالعه ای که بر روی زنان بنگلادشی انجام شد همین موضوع را نشان داد، اما روی نیز در بازی وجود داشت. از این موضوع می توان نتیجه گرفت که حفظ تعادل صحیح ریز عناصر در بدن چقدر مهم است.

ایده های دیگری نیز وجود دارد. به عنوان مثال، برزیلی ها نشان می دهند که کافئین به طور قابل توجهی، بیش از دو برابر، محتوای کادمیوم را در خون و بافت ها، از جمله بافت های تولید مثل، در موش های آزمایشگاهی کاهش می دهد. سم شناسی تولید مثل"، 2013، 35، 137-143; doi:10.1016/j.reprotox.2012.10.009). به گفته محققان، کافئین با کادمیوم کمپلکس هایی تشکیل می دهد و از جذب آن جلوگیری می کند. نتیجه خود را نشان می دهد: رسم شستن وعده غذایی با قهوه یا چای که حاوی کافئین نیز می باشد، صحیح است.

گاهی اوقات یک تناقض ایجاد می شود: غذای سرشار از کادمیوم هیچ تأثیری بر بدن ندارد. بنابراین، مطالعه‌ای که در سال 1986 روی صدف‌خواران انجام شد به شگفتی منجر شد: با مصرف حداکثر 72 صدف در هفته، 1750 میکروگرم کادمیوم هیولایی خوردند، اما این در ادرار و مو ظاهر نشد. این که این همه کادمیوم کجا رفت یک راز باقی مانده است. این فرض وجود دارد که سلنیوم که محتوای آن در آن صدف ها زیاد بود، به نحوی با جذب کادمیوم تداخل داشت و ظاهراً با مواد غیرقابل خوردن دیگر از طریق روده ها خارج می شد. با این حال، در سال 2008، انطباق با خط کلی برقرار شد: در میان کارگران مزرعه صدف که بیش از 12 سال هر هفته 18 صدف خوردند، محتوای کادمیوم در ادرار آنها 2.5 برابر نسبت به میانگین در ایالات متحده افزایش یافت - به 0. 76 میکروگرم در گرم.

یا شاید بهتر است قبل از ورود آن به بدن با کادمیوم برخورد کنیم که مثلاً وارد خاک و هوا نشود؟ به سختی می توان کودهای فسفر را از کادمیوم آزاد کرد؛ رشد گیاهان با قابلیت هضم کادمیوم کاهش یافته زمان بر و پرهزینه است، اگرچه تلاش هایی در مورد تنباکو انجام می شود، اما می توان خاک را با گیاهان بیش از حد انباشته پاک کرد - در مورد کادمیوم، این شبگرد سیاه است سولانوم سیاهکه به عنوان توت سیاه خوراکی نیز شناخته می شود، یک نوع فرانسوی شبیه به کیف چوپان یا خردل، توت گلوکوس یا توت آلپاین. Thlaspi caerulescens) و sedum چینی Sedum alfredii. درست است، مشخص نیست که قسمت های غنی شده با کادمیوم این گیاهان را کجا قرار دهیم - آنها به وضوح برای کمپوست و خاکستر به دست آمده از زمین باغ مناسب نیستند. در حین احتراق صنعتی به اصطلاح سوخت های زیستی جامد - کاه، چوب قلم مو و غیره - فرصت هایی برای خلاص شدن از شر فلزات مضر وجود دارد: لازم است بخش های با دمای بالا دود حاوی آن را از قسمت های با دمای پایین جدا کنید - سپس خاکستر حاصل را می توان با خیال راحت به مزرعه بازگرداند و باروری آن را بازیابی کرد.

اما نکته اصلی برای تمیز کردن هوا است. رادیکال ترین روش توسط مقامات آمریکایی و اکنون اتحادیه اروپا انتخاب شده است - مبارزه آشتی ناپذیر با سیگار کشیدن (" چشم انداز بهداشت محیط"، 2012، 120، 2، 204-209; doi:10.1289/ehp.1104020). نتایج واضح است: میانگین محتوای کادمیوم در ادرار آمریکایی ها از 0.36 میکروگرم در گرم در سال 1988 به 0.26 میکروگرم در گرم در سال 2008 کاهش یافت. از آنجایی که حتی در بین افراد سیگاری شدید (و طبق استانداردهای آمریکایی این 20 بسته یا بیشتر در سال است) از 0.71 به 0.49 کاهش یافت و در بین افراد غیر سیگاری - از 0.26 به 0.19، باید فرض کرد که ممنوعیت سیگار کشیدن در مکان های عمومی به طور قابل توجهی کاهش یافته است. اثرات مصرف دود سیگار دست دوم با توجه به داده‌های فوق در مورد مضر بودن میکرودوزهای کادمیوم، به نظر می‌رسد چنین ممنوعیت‌هایی آسان‌ترین و بسیار مهم‌ترین کمک به سلامت عمومی باشد. همچنین ارزش تشدید الزامات مربوط به انتشار گازهای گلخانه‌ای از کارخانه‌های متالورژی غیرآهنی، دیگ‌خانه‌ها و اتومبیل‌ها را دارد و در عین حال مطمئن می‌شویم که گرد و غبار کمتر مضر از زیر چرخ‌های لاستیک‌دار خارج می‌شود.

کادمیوم

کادمیوم-من؛ متر[لات. کادمیوم از یونانی kadmeia - سنگ معدن روی]

1. عنصر شیمیایی (Cd)، یک فلز نرم و چکش‌خوار سفید مایل به نقره‌ای است که در سنگ معدن روی (بخشی از بسیاری از آلیاژهای کم ذوب، مورد استفاده در صنعت هسته‌ای) یافت می‌شود.

2. رنگ زرد مصنوعی در سایه های مختلف.

◁ کادمیوم، اوه، اوه. آلیاژهای K-th. K-زرد(رنگ).

(lat. Cadmium)، عنصر شیمیایی گروه دوم جدول تناوبی. این نام از کلمه یونانی kadméia - سنگ معدن روی گرفته شده است. فلز نقره ای با رنگ مایل به آبی، نرم و قابل ذوب؛ چگالی 8.65 گرم بر سانتی متر 3، تی pl 321.1ºC. این معدن با فرآوری سنگ معدن سرب روی و مس استخراج می شود. برای آبکاری کادمیوم، در باتری های پرقدرت، انرژی هسته ای (میله های کنترل راکتورها) و برای تولید رنگدانه ها استفاده می شود. بخشی از آلیاژهای کم ذوب و سایر آلیاژها است. سولفیدهای کادمیوم، سلنیدها و تلوریدها مواد نیمه رسانا هستند. بسیاری از ترکیبات کادمیوم سمی هستند.

کادمیم (لات. کادمیوم)، کادمیوم (بخوانید کادمیوم)، عنصر شیمیایی با عدد اتمی 48، جرم اتمی 112.41.
کادمیوم طبیعی از هشت ایزوتوپ پایدار تشکیل شده است: 106 کادمیوم (22/1%)، 108 کادمیوم (88/0%)، 110 کادمیوم (39/12%)، 111 کادمیوم (75/12%)، 112 کادمیوم (07/24%)، 113 کادمیوم (0.88%)، 12. 114 سی دی (28.85%) و 116 سی دی (12.75%). در دوره 5 در گروه IIB جدول تناوبی عناصر قرار دارد. پیکربندی دو لایه الکترونیکی بیرونی 4 س 2 پ 6 د 10 5س 2 . حالت اکسیداسیون +2 ( ظرفیت II).
شعاع اتم 0.154 نانومتر، شعاع یون Cd 2+ 0.099 نانومتر است. انرژی های یونیزاسیون متوالی - 8.99، 16.90، 37.48 eV. الکترونگاتیوی از نظر پاولینگ (سانتی متر.پاولینگ لینوس) 1,69.
تاریخچه کشف
کشف شده توسط پروفسور آلمانی F. Strohmeyer (سانتی متر.استروهمایر فردریش)در سال 1817. داروسازان ماگدبورگ هنگام مطالعه روی اکسید روی (سانتی متر.روی (عنصر شیمیایی)) ZnO مشکوک به داشتن آرسنیک بود (سانتی متر.آرسنیک). F. Strohmeier یک اکسید قهوه ای قهوه ای را از ZnO جدا کرد و آن را با هیدروژن کاهش داد. (سانتی متر.هیدروژن)و فلزی به رنگ سفید نقره ای به دست آورد که به آن کادمیوم (از یونانی kadmeia - سنگ روی) می گفتند.
بودن در طبیعت
محتوای پوسته زمین 1.35·10-5٪ جرم، در آب دریاها و اقیانوس ها 0.00011 میلی گرم در لیتر است. چندین کانی بسیار نادر شناخته شده است، به عنوان مثال، گرینوکیت GdS، اوتاویت CdCO 3، مونتپونیت CdO. کادمیوم در سنگ معدن های چند فلزی تجمع می یابد: اسفالریت (سانتی متر.اسفالریت)(0.01-5٪)، گالن (سانتی متر.گالن)(0.02%)، کالکوپیریت (سانتی متر.کالکوپیریت)(0.12٪)، پیریت (سانتی متر.پیریت)(0.02٪)، سنگ معدن محو شده (سانتی متر.سنگ معدن سیاه)و استانینا (سانتی متر.استنین)(تا 0.2٪).
اعلام وصول
منابع اصلی کادمیوم محصولات میانی تولید روی، گرد و غبار کارخانه های ذوب سرب و مس است. مواد خام با اسید سولفوریک غلیظ تصفیه شده و CdSO 4 در محلول به دست می آید. سی دی با استفاده از گرد و غبار روی از محلول جدا می شود:
CdSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cd
فلز به دست آمده با ذوب شدن در زیر یک لایه قلیایی برای حذف ناخالصی های روی و سرب تمیز می شود. کادمیوم با خلوص بالا با پالایش الکتروشیمیایی با خالص سازی متوسط ​​الکترولیت یا با روش ذوب ناحیه ای به دست می آید. (سانتی متر.ذوب منطقه).
خواص فیزیکی و شیمیایی
کادمیوم یک فلز نرم سفید مایل به نقره ای با شبکه شش ضلعی است. آ = 0,2979, با= 0.5618 نانومتر). نقطه ذوب 321.1 درجه سانتی گراد، نقطه جوش 766.5 درجه سانتی گراد، چگالی 8.65 کیلوگرم بر دسی متر مکعب. اگر یک میله کادمیوم را خم کنید، می توانید صدای ترق خفیف را بشنوید - این میکروکریستال های فلزی است که به یکدیگر مالش می کنند. پتانسیل استاندارد الکترود کادمیوم 0.403- ولت در محدوده پتانسیل استاندارد است (سانتی متر.پتانسیل استاندارد)قبل از هیدروژن قرار دارد (سانتی متر.هیدروژن).
در یک جو خشک، کادمیوم پایدار است، اما در یک جو مرطوب به تدریج با یک لایه اکسید CdO پوشیده می شود. در بالای نقطه ذوب، کادمیوم در هوا می سوزد و اکسید قهوه ای CdO را تشکیل می دهد:
2Сd + O 2 = 2CdO
بخار کادمیوم با بخار آب واکنش داده و هیدروژن تشکیل می دهد:
Cd + H 2 O = CdO + H 2
در مقایسه با همسایه خود در گروه IIB - روی، کادمیوم کندتر با اسیدها واکنش نشان می دهد:
Cd + 2HCl = CdCl 2 + H 2
واکنش به راحتی با اسید نیتریک رخ می دهد:
3Cd + 8HNO 3 = 3Cd(NO 3) 2 + 2NO - + 4H 2 O
کادمیوم با قلیاها واکنش نمی دهد.
در واکنش ها می تواند به عنوان یک عامل کاهنده ملایم عمل کند؛ به عنوان مثال، در محلول های غلیظ می تواند نیترات آمونیوم را به نیتریت NH 4 NO 2 کاهش دهد:
NH 4 NO 3 + Cd = NH 4 NO 2 + CdO
کادمیوم توسط محلول های نمک مس (II) یا آهن (III) اکسید می شود:
Cd + CuCl 2 = Cu + CdCl 2;
2FeCl 3 + Cd = 2FeCl 2 + CdCl 2
در بالای نقطه ذوب، کادمیوم با هالوژن ها واکنش می دهد (سانتی متر.هالوژن)با تشکیل هالیدها:
Cd + Cl 2 = CdCl 2
با گوگرد (سانتی متر.گوگرد)و سایر کالکوژن ها کالکوژنیدها را تشکیل می دهند:
سی دی + اس = سی دی اس
کادمیوم با هیدروژن، نیتروژن، کربن، سیلیکون و بور واکنش نمی دهد. نیترید Cd 3 N 2 و هیدرید CdH 2 به طور غیر مستقیم به دست می آیند.
در محلول های آبی، یون های کادمیوم Cd 2+ کمپلکس های آبی 2+ و 2+ را تشکیل می دهند.
هیدروکسید کادمیوم Cd(OH) 2 با افزودن قلیایی به محلول نمک کادمیوم به دست می آید:
СdSO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + Cd(OH) 2 Ї
هیدروکسید کادمیوم عملاً در قلیاها نامحلول است، اگرچه تشکیل کمپلکس های هیدروکسید 2- در طول جوشاندن طولانی مدت در محلول های بسیار غلیظ قلیاها مشاهده شده است. بنابراین، آمفوتریک (سانتی متر.آمفوتریک)خواص اکسید CdO و هیدروکسید کادمیوم Cd(OH) 2 بسیار کمتر از ترکیبات روی مربوطه است.
به دلیل تشکیل کمپلکس، هیدروکسید کادمیوم Cd(OH) 2 به راحتی در محلول های آبی آمونیاک NH 3 حل می شود:
Cd(OH) 2 + 6NH 3 = (OH) 2
کاربرد
40 درصد کادمیوم تولید شده برای اعمال پوشش های ضد خوردگی روی فلزات استفاده می شود. 20 درصد کادمیوم برای ساخت الکترودهای کادمیوم مورد استفاده در باتری ها و سلول های عادی وستون استفاده می شود. حدود 20 درصد کادمیوم در تولید رنگ های معدنی، لحیم کاری های تخصصی، مواد نیمه هادی و فسفر استفاده می شود. 10 درصد کادمیوم جزء جواهرات و آلیاژهای کم ذوب پلاستیک است.
عمل فیزیولوژیکی
بخار کادمیوم و ترکیبات آن سمی هستند و کادمیوم می تواند در بدن انباشته شود. در آب آشامیدنی حداکثر غلظت مجاز کادمیوم 10 میلی گرم بر متر مکعب است. علائم مسمومیت حاد با نمک های کادمیوم استفراغ و تشنج است. ترکیبات محلول کادمیوم پس از جذب در خون، سیستم عصبی مرکزی، کبد و کلیه ها را تحت تاثیر قرار داده و متابولیسم فسفر-کلسیم را مختل می کند. مسمومیت مزمن منجر به کم خونی و تخریب استخوان می شود.

فرهنگ لغت دایره المعارفی. 2009 .

ببینید کادمیوم در سایر لغت نامه ها چیست:

- (لات کادمیوم). یک فلز چکش خوار شبیه به رنگ قلع. فرهنگ لغات کلمات خارجی موجود در زبان روسی. Chudinov A.N.، 1910. CADMIUM lat. کادمیوم، از kadmeia gea، زمین کادمیوم. فلزی شبیه قلع. توضیح 25000 خارجی... ... فرهنگ لغت کلمات خارجی زبان روسی

کادمیوم- کادمیوم، کادمیوم، شیمیایی. عنصر، نماد کادمیوم، وزن اتمی 112.41، عدد اتمی 48. در مقادیر کم در اکثر سنگ معدن های روی وجود دارد و به عنوان یک محصول جانبی در طی استخراج روی به دست می آید. همچنین می توان به دست آورد ... دایره المعارف بزرگ پزشکی

کادمیوم- کادمیم (Cd) را ببینید. حاوی فاضلاب بسیاری از شرکت های صنعتی، به ویژه کارخانه های سرب روی و فلزکاری که از پوشش گالوانیکی استفاده می کنند. در کودهای فسفاته وجود دارد. اسید سولفوریک در آب حل می شود،... بیماری های ماهی: یک راهنما

کادمیوم- (Cd) فلز نقره ای سفید. در انرژی هسته ای و آبکاری الکتریکی استفاده می شود، بخشی از آلیاژها است و برای تهیه بلوک های چاپ، لحیم کاری، الکترودهای جوشکاری و در تولید نیمه هادی ها استفاده می شود. جزء است...... دایره المعارف روسی حمایت از کار

- (کادمیم)، کادمیوم، عنصر شیمیایی گروه دوم سیستم تناوبی، عدد اتمی 48، جرم اتمی 112.41; فلز، نقطه ذوب 321.1 درجه سانتیگراد. کادمیوم برای اعمال پوشش های ضد خوردگی بر روی فلزات، ساخت الکترود، تولید رنگدانه ها و... استفاده می شود. دایره المعارف مدرن

- (نماد Cd)، فلزی به رنگ سفید نقره ای از گروه دوم جدول تناوبی. برای اولین بار در سال 1817 جدا شد. در گرینوکیت (به شکل سولفید) یافت می شود و عمدتاً به عنوان یک محصول جانبی از استخراج روی و سرب به دست می آید. جعل آسان ... فرهنگ دانشنامه علمی و فنی

کادمیوم (از یونانی kadmeia روی سنگ معدن * a. cadmium؛ n. Kadmium؛ f. cadmium؛ i. cadmio)، شیمیایی. عنصر دوره ای گروه دوم سیستم مندلیف، at.sci. 48، در. متر 112.41. 8 ایزوتوپ پایدار در طبیعت یافت می شود: 106Cd (1.225%)، 108Cd (0.875%)،... ... دایره المعارف زمین شناسی

شوهر. فلز (یکی از اصول شیمیایی یا عناصر غیرقابل تجزیه) موجود در سنگ معدن روی. کادمیوم، مربوط به کادمیوم. ادمیست، حاوی کادمیوم. فرهنگ توضیحی دال. در و. دال. 1863 1866 … فرهنگ توضیحی دال

کادمیوم- (کادمیم)، کادمیوم، عنصر شیمیایی گروه دوم سیستم تناوبی، عدد اتمی 48، جرم اتمی 112.41; فلز، نقطه ذوب 321.1 درجه سانتیگراد. کادمیوم برای اعمال پوشش های ضد خوردگی بر روی فلزات، ساخت الکترود، تولید رنگدانه ها و... استفاده می شود. فرهنگ لغت دایره المعارف مصور

کادمیوم- شیمی عنصر، نماد Cd (lat. Cadmium)، در. n 48، در. متر 112.41; فلز نرم براق نقره ای-سفید، چگالی 8650 کیلوگرم بر متر مکعب، ذوب = 320.9 درجه سانتی گراد. کادمیوم یک عنصر کمیاب و کمیاب سمی است که معمولا در سنگ معدن همراه با روی یافت می شود که... ... دایره المعارف بزرگ پلی تکنیک

- (lat. Cadmium) Cd، عنصر شیمیایی گروه دوم جدول تناوبی، عدد اتمی 48، جرم اتمی 112.41. نامی از سنگ معدن روی یونانی kadmeia. فلز نقره ای با رنگ مایل به آبی، نرم و قابل ذوب؛ چگالی 8.65 g/cm³، …… فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ