カドミウムの結晶格子。 カドミウム：事実と事実

カドミウムは、原子番号 48 を持つ、D. I. メンデレーエフの化学元素の周期系の第 5 周期である第 2 グループの側部分群の元素です。記号 Cd (緯度カドミウム) で示されます。 柔らかく展性があり延性のある銀白色の遷移金属。

カドミウム発見の歴史

地区の医師ロロフは鋭い気性によって区別されました。 そこで、1817年にハーマンのシェネベック工場で製造された酸化亜鉛を含むすべての製剤の販売を中止するよう命令した。 調合物の外観から、彼は酸化亜鉛にヒ素が含まれているのではないかと疑いました。 （酸化亜鉛は今でも皮膚疾患に使用されており、軟膏、粉末、乳液が作られています。）

彼の主張を証明するために、厳格な監査人は疑わしい酸化物を酸に溶かし、この溶液に硫化水素を通すと、黄色の沈殿物が落ちてきました。 硫化ヒ素はただの黄色です！

工場の所有者はロロフの決定に異議を唱え始めた。 彼自身も化学者で、製品サンプルを個人的に分析したところ、その中にヒ素は検出されませんでした。 彼は分析結果をロロフに報告し、同時にハノーバーの地の当局にも報告した。 もちろん当局は、分析のために評判の高い化学者の一人にサンプルを送るためにサンプルを要求した。 ロロフとヘルマンの間の論争の裁判官は、1802年以来ゲッティンゲン大学の化学教授であり、ハノーファーのすべての薬局の総監の職を務めていたフリードリヒ・シュトロマイヤー教授となることが決定された。

ストロマイヤーには、酸化亜鉛だけでなく、この酸化物が得られた ZnCO 3 を含む他の亜鉛製剤もヘルマン工場から送られてきました。 炭酸亜鉛を焼成すると、Strohmeyer は酸化物を得ましたが、本来の白色ではなく、黄色がかったものでした。 工場の所有者は鉄を混ぜて着色することを説明しましたが、ストロマイヤーはこの説明に満足していませんでした。 さらに多くの亜鉛製剤を購入したので、彼はそれらを完全に分析し、黄変の原因となる元素をそれほど困難なく分離しました。 分析の結果、（ロロフが主張したように）ヒ素ではなく、（ハーマンが主張したように）鉄でもなかったとのこと。

これは、これまで知られていなかった新しい金属で、化学的には亜鉛に非常に似ていました。 Zn(OH) 2 とは異なり、その水酸化物のみが両性ではありませんが、顕著な塩基性特性を持っていました。

新しい元素は、自由な形では白い金属で、柔らかく、あまり強度がありませんが、その上は茶色がかった酸化膜で覆われていました。 ストロマイヤーはこの金属をカドミウムと呼び、その起源が「亜鉛」であることを明らかに示唆しています。ギリシャ語の καδμεια は長い間、亜鉛鉱石および酸化亜鉛を指してきました。

1818 年、ストロマイヤーは新しい化学元素に関する詳細な情報を発表しましたが、すぐにその優先順位が侵害され始めました。 最初に発言したのは、以前はドイツの工場からの調製物にヒ素が含まれていると信じていたロロフ氏だった。 ストロマイヤーの直後、別のドイツ人化学者ケルステンはシレジアの亜鉛鉱石から新元素を発見し、硫化水素の作用によって形成される沈殿の色にちなんでメリン（ラテン語のmellinus、「マルメロのような黄色」に由来）と名付けた。 しかし、それはストロメイヤーによってすでに発見されていたカドミウムでした。 その後、この元素にはさらに 2 つの名前が提案されました。1 つは有名な化学者マーティン クラプロスにちなんで「クラプロチウム」、もう 1 つは 1804 年に発見された小惑星ジュノーにちなんで「ジュノニウム」です。 しかし、発見者によってその元素に付けられた名前は、それでも確立されました。 19世紀前半のロシアの化学文献ではその通りです。 カドミウムはカドミウムと呼ばれることが多かった。

地殻中のカドミウムの平均含有量は 130 mg/t です。 カドミウムは、希少な微量元素の 1 つです。カドミウムは、多くの鉱物に同形不純物として含まれており、常に亜鉛鉱物にも含まれています。 カドミウム鉱物は6種類だけが知られています。 非常に希少なカドミウム鉱物は、グリーンノックト CdS (77.8% Cd)、ハウライト (同)、オタバイト CdCO 3 、モンテンポナイト CdO (87.5% Cd)、カドモセライト CdSe (47% Cd)、キサンクロイト CdS (H 2 O) x (77.2%) です。 CD）。 カドミウムの大部分は、主に亜鉛、鉛、銅、鉄、マンガン、硫化水銀などの多数の鉱物 (50 以上) に分散しています。

カドミウムの独立した鉱物は知られていますが、 グリーンノッカイト(CdS)、 オタバイト(CdCO3)、 モンテポナイト(CdO) と セレニド(CdSe)、それらは独自の堆積物を形成しませんが、カドミウムの工業生産の主な供給源である亜鉛、鉛、銅および多金属鉱石中に不純物として存在します。 最大濃度は亜鉛鉱物、そして何よりも閃亜鉛鉱（最大5％）に見られます。 ほとんどの場合、閃亜鉛鉱中のカドミウム含有量は 0.4 ～ 0.6% を超えません。 他の硫化物、たとえばフレームでは、カドミウム含有量は 0.003 ～ 0.2%、方鉛鉱では 0.005 ～ 0.02%、黄銅鉱では 0.006 ～ 0.12% です。 通常、これらの硫化物からはカドミウムは回収されません。
ちなみに、カドミウムは空気中に一定量存在します。 外国のデータによると、空気中のカドミウム含有量は農村部で0.1～5.0 ng / m 3 (1 ngまたは1ナノグラム = 10 -9 グラム)、都市部では2～15 ng / m 3、15～15 ng/m 3 です。 150 ng / m 3 - 工業地帯。 これは特に、多くの石炭には不純物としてカドミウムが含まれており、火力発電所で燃焼すると大気中に放出されるという事実によるものです。 同時に、そのかなりの部分が土壌に沈降します。 また、土壌中のカドミウム含有量の増加は、鉱物肥料の使用に寄与するためです。 ほとんどすべてにカドミウムの微量不純物が含まれています。
カドミウムは植物（特に菌類）や生物（特に水生生物）に蓄積することができ、さらに食物連鎖に沿って人間に「供給」される可能性があります。 タバコの煙にはカドミウムが大量に含まれています。

自然条件下では、カドミウムは、非鉄金属鉱石の浸出の結果として、またカドミウムを蓄積する水生植物や生物の分解の結果として地下水に入ります。 ここ数十年、自然水域のカドミウム汚染という人為的要因が蔓延しています。 カドミウムは、水中に溶解した形（硫酸塩、塩化物、硝酸カドミウム）および有機鉱物複合体の一部として懸濁した形で存在します。 水中のカドミウムの含有量は、媒体の pH (アルカリ性媒体では、カドミウムは水酸化物の形で沈殿します) および収着プロセスによって大きく影響されます。

カドミウムを得る上で興味深い唯一の鉱物は、グリーンノック石、いわゆる「閃カドミウム」です。 亜鉛鉱石の開発ではフェアライトとともに採掘されます。 処理中にカドミウムはプロセスの副生成物に濃縮され、そこからカドミウムが回収されます。 現在、年間 103 トンを超えるカドミウムが生産されています。

多金属鉱石の処理では、亜鉛の類似体であるそれは常に主に亜鉛精鉱として生成されます。 また、カドミウムは亜鉛よりもさらに還元されやすく、沸点が低くなります (それぞれ 767 ℃ と 906 ℃)。 したがって、約800℃の温度では、亜鉛とカドミウムを分離することは難しくありません。

六角形の格子を持つ銀白色の柔らかい金属。 カドミウムの棒を曲げると、わずかな亀裂が聞こえます。これらは金属の微結晶が互いにこすれています（ブリキの棒も亀裂します）。

カドミウムは柔らかく、展性があり、容易に機械加工できます。 これはまた、彼の原子力技術への道を容易にし、加速させました。 カドミウムの高い選択性、熱中性子に対する感度も物理学者の影響を受けました。 そして、主な性能特性 - 熱中性子の捕獲断面積 - によれば、カドミウムは周期系のすべての元素の中で最初の場所の 1 つ - 2400 バーンを占めます。 (捕捉断面積は中性子を「取り込む」能力であり、納屋の従来の単位で測定されることを思い出してください。)

天然のカドミウムは 8 つの同位体 (質量数 106、108、110、111、112、113、114、116) で構成されており、捕獲断面積は 1 つの元素の同位体が大きく異なる可能性があるという特徴があります。 カドミウム同位体の自然混合物において、主な「中性子を食べるもの」は質量数 113 の同位体です。その個々の捕獲断面積は膨大です - 25,000 納屋!

中性子が結合すると、カドミウム 113 は元素番号 48 の最も一般的な（自然混合物の 28.86%）同位体であるカドミウム 114 に変わります。 カドミウム 113 自体の割合は 12.26% にすぎません。 残念ながら、カドミウムの 8 つの同位体を分離することは、ホウ素の 2 つの同位体を分離するよりもはるかに困難です。

カドミウムの結晶格子は六方晶系で、a = 2.97311 Å、c = 5.60694 Å (25 °C)。 原子半径 1.56 Å、イオン半径 Cd 2+ 1.03 Å。 密度 8.65 g/cm 3 (20 °C)、t pl 320.9 °C、t kip 767 °C、熱膨張係数 29.8 10 -6 (25 °C)。 熱伝導率 (0°C) 97.55 W/(m K) または 0.233 cal/(cm sec °C); 比熱容量 (25 °C) 225.02 J/(kg K) または 0.055 cal/(g °C); 電気抵抗率 (20 °C で) 7.4 10 -8 ohm cm (7.4 10 -6 ohm cm)。 電気抵抗の温度係数 4.3 10 -3 (0 ～ 100 °C)。 引張強度64MN/m2(6.4kgf/mm2)、伸び20%、ブリネル硬度160MN/m2(16kgf/mm2)。

カドミウムは周期表の亜鉛および水銀と同じ族に位置し、それらの中間の位置を占めるため、これらの元素の化学的性質の一部は似ています。 したがって、これらの元素の硫化物および酸化物は、実質的に水に不溶です。 カドミウムは炭素と相互作用しないため、カドミウムは炭化物を形成しないことになります。

4d 10 5s 2 原子の外部電子配置に従って、化合物中のカドミウムの価数は 2 です。カドミウムは空気中で変色し、CdO 酸化物の薄膜で覆われ、金属がさらなる酸化から保護されます。 空気中で強く加熱すると、カドミウムは燃焼して酸化CdOになります。酸化物は薄茶色から暗褐色の結晶性粉末で、密度は8.15 g/cm 3 です。 700℃ではCdOは溶けずに昇華します。 カドミウムはハロゲンと直接結合します。 これらの化合物は無色です。 CdCl 2 、CdBr 2 および CdI 2 は水に非常に溶けやすく (20 °C で水 1 部に無水塩約 1 部)、CdF 2 は溶解しにくいです (水 25 部に 1 部)。 カドミウムは硫黄とともに、水や希酸に不溶なレモンイエローからオレンジレッドのCdS硫化物を形成します。 カドミウムは窒素酸化物の放出と硝酸塩の形成により硝酸に容易に溶解し、水和物 Cd (NOa) 2 4H 2 O が生成します。 酸 - 塩酸および希硫酸から、カドミウムはゆっくりと水素を放出し、溶液が蒸発すると塩化物が水和します。 2CdCl 2 はそれらから結晶化して5H 2 Oおよび硫酸塩3CdSO 4 8H 2 Oになります。カドミウム塩溶液は加水分解により酸性になります。 苛性アルカリは白色の水酸化物 Cd (OH) 2 を沈殿させますが、試薬を超えると不溶性になります。 しかし、Cd (OH) 2 に対する濃アルカリ溶液の作用下では、ヒドロオキソカドメート、例えばNa 2 が得られた。 Cd 2+ カチオンは、アンモニア 2+ およびシアン 2- および 4- と錯イオンを容易に形成します。 多数の塩基性、二重および複合カドミウム塩が知られている。 カドミウム化合物は有毒です。 特に危険なのは、その酸化物の蒸気を吸入することです。

カドミウムは、20 世紀の 40 年代に人気を博しました。 カドミウムが戦略物資に変わったのはこの時でした。カドミウムから原子炉の制御棒や非常用棒を作り始めました。

カドミウムは、主に熱中性子をよく吸収するため、最初は主要な「コア」材料であることが判明しました。 「原子力時代」の始まりのすべての原子炉 (最初の原子炉は 1942 年にエンリコ フェルミによって建設されました) は熱中性子を利用していました。 それからわずか数年後、高速中性子炉はエネルギーと核燃料であるプルトニウム 239 の入手の両方においてより有望であることが明らかになりました。 そして、カドミウムは高速中性子に対しては無力であり、中性子を遅らせることはありません。

しかし、原子炉建設におけるカドミウムの役割を誇張すべきではありません。 この金属の物理的および化学的特性 (強度、硬度、耐熱性 - 融点はわずか 321 °C) には、まだ改善の余地がたくさんあります。 カドミウムは最初のコア材料でした。 その後、ホウ素とその化合物が主役となり始めました。 しかし、カドミウムは大量に入手するのが簡単です。

世界のカドミウム生産量の約 10 分の 1 が合金の生産に費やされています。 カドミウム合金は主に減摩材やはんだとして使用されます。 99% の Cd と 1% の Ni からなるよく知られた合金組成は、高温で自動車、航空機、船舶のエンジンで動作する軸受の製造に使用されます。 カドミウムは潤滑剤に含まれる有機酸などの酸に対する耐性が十分ではないため、カドミウムベースの軸受合金にインジウムがコーティングされることがあります。

銅に少量のカドミウムを添加して合金化することにより、電気輸送ラインでより耐摩耗性の高いワイヤを製造することが可能になります。 カドミウムを添加した銅は、導電率は純銅とほとんど変わりませんが、強度と硬度は純銅を著しく上回ります。

カドミウムと金の合金は緑色がかっています。 カドミウムとタングステン、レニウム、0.15% のウラン 235 の合金、スカイブルーは 1998 年にスペインの科学者によって入手されました。

亜鉛メッキ錫は誰もが知っていますが、鉄を腐食から保護するために亜鉛メッキだけでなくカドミウムメッキも使用されていることは誰もが知っているわけではありません。 現在、カドミウムコーティングは電解的にのみ適用されており、工業条件ではシアン化物浴が使用されることがほとんどです。 従来、鉄などの金属へのカドミウムめっきは、製品を溶融カドミウムに浸漬することで行われていました。

カドミウムと亜鉛の特性は似ていますが、カドミウムコーティングにはいくつかの利点があります。それは、耐腐食性が高く、均一で滑らかにするのが簡単です。 さらに、カドミウムは亜鉛とは異なり、アルカリ環境では安定です。 カドミウムスズは非常に広く使用されていますが、カドミウムは有毒であるため、食品容器の製造にのみアクセスが拒否されています。 カドミウム コーティングにはもう 1 つの興味深い特徴があります。それは、田舎の大気中では、工業地帯の大気よりもはるかに耐腐食性が高いことです。 このようなコーティングは、空気中の亜硫酸または無水硫酸の含有量が増加すると、特に急速に劣化します。

カドミウムの最も重要な応用分野は、化学電流源の製造です。 カドミウム電極はバッテリーや蓄電池に使用されます。 ニッケルカドミウム電池の負極板は、活性剤としてスポンジカドミウムを含む鉄メッシュでできています。 正極板は水酸化ニッケルでコーティングされています。 電解液は水酸化カリウム溶液です。 カドミウムとニッケルに基づいて、誘導ミサイル用のコンパクトなバッテリーも作成されますが、この場合のみ鉄ではなく、ニッケルグリッドがベースとして取り付けられます。

ニッケルカドミウムアルカリ電池は、鉛（酸）電池よりも信頼性が高くなります。 これらの電流源は、高い電気特性、安定した動作、長い耐用年数によって区別されます。 わずか 1 時間で充電できます。 ただし、ニッケルカドミウム電池は完全に放電しないと充電できません（この点では金属水素電池に劣ります）。

カドミウムの約 20% は、バッテリー (ニッケル カドミウムおよび銀カドミウム)、通常のウェストン セル、バックアップ バッテリー (鉛カドミウム セル、水銀カドミウム セルなど) で使用されるカドミウム電極の製造に使用されます。

カドミウムの約20％は、無機染料（硫化物およびセレン化物、混合塩、例えば硫化カドミウム - カドミウムレモン）の製造に使用されます。

• カドミウムは実験医学で使用されることがあります。

カドミウムはホメオパシー医学で使用されます。

• 近年、カドミウムは新しい抗腫瘍ナノ医薬品の作成に使用されています。 ロシアでは、1950 年代初頭に、カドミウム化合物に基づく抗腫瘍薬の開発に関連する最初の成功した実験が行われました。

• 硫化カドミウムは、効率約 10 ～ 16% のフィルム太陽電池の製造に使用され、また非常に優れた熱電材料としても使用されます。

• 半導体材料や蛍光体の成分として使用されます。

• 絶対零度に近い金属の熱伝導率はすべての金属の中で最も高いため、カドミウムは極低温技術に使用されることがあります。

カドミウムの人体への影響

カドミウムは最も有毒な重金属の 1 つであるため、ロシアの SanPiN によって第 2 危険クラスに割り当てられています。

カドミウム化合物は有毒です。 特に危険なのは、その酸化物（CdO）の蒸気を吸入することです。 カドミウムは蓄積性の毒です（体内に蓄積する可能性があります）。 飲料水中のカドミウムの MPC は 0.001 mg/dm3 です。

可溶性カドミウム化合物は、血液中に吸収された後、中枢神経系、肝臓、腎臓に影響を与え、リンとカルシウムの代謝を妨害します。 慢性中毒は貧血や骨破壊を引き起こします。

カドミウムは通常、健康な人の体内に少量存在します。 カドミウムは、急速に増殖する細胞 (腫瘍細胞や性細胞など) に容易に蓄積します。 細胞の細胞質および核物質に結合し、それらに損傷を与えます。 それは多くのホルモンや酵素の活性を変化させます。 これは、スルフヒドリル (-SH) 基に結合する能力によるものです。

1968年、「カドミウムと心臓」という記事が有名雑誌に掲載されました。 それによると、米国の公衆衛生職員であるキャロル博士は、大気中のカドミウム濃度と心血管疾患による死亡率との関係を発見したという。 たとえば、都市 A の空気中のカドミウム含有量が都市 B よりも高い場合、都市 A の核は都市 B に住んでいる場合よりも早く死にます。キャロルは 28 都市のデータを分析した後、この結論を出しました。

USEPA、WHO、カナダ保健省によると、あらゆる供給源からの人体内のカドミウムの 1 日あたりの総摂取量は 10 ～ 50 mcg です。 主で最も「安定した」供給源は食物で、1日あたり平均10～30～40マイクログラムのカドミウムが摂取されます。 野菜、果物、動物の肉、魚には通常、体重 1 キログラムあたり 10 ～ 20 マイクログラムのカドミウムが含まれています。 ただし、例外のないルールはありません。 カドミウムで汚染された土壌で栽培された穀物、またはカドミウムを含む水で水を与えられた穀物には、カドミウムの量が増加する可能性があります（25 μg/kg 以上）。

喫煙者はカドミウムの大幅な「増加」をもたらします。 タバコ1本には1マイクログラム（場合によってはそれ以上、最大2マイクログラム）のカドミウムが含まれています。 そこで考えてみましょう。1 日あたり 1 箱のタバコを吸う人は、少なくとも 20 マイクログラムのカドミウムのさらなる影響に身体をさらすことになります。参考までに、このカドミウムは炭素フィルターでも保持されません。
また、カドミウムは肺を通じて体に吸収されやすく、最大 10 ～ 20% であることにも注意してください。 それらの。 タバコ1箱からは2～4マイクログラムのカドミウムが吸収されます。 胃腸管を通って摂取される場合、消化率はわずか 4 ～ 7% (絶対量で 1 日あたり 0.2 ～ 5 μg のカドミウム) です。 したがって、喫煙者は身体へのカドミウムの「負荷」を少なくとも1.5〜2倍増加させ、健康への悪影響を伴います。

世界のカドミウム市場

年間約2万トンのカドミウムが生産されます。 その生産量は亜鉛の生産規模に大きく関係します。

世界の精製カドミウム供給量の約82％はニッケルカドミウム電源から来ているが、欧州での生産制限後はカドミウム消費量の3分の1が影響を受けることになる。 ヨーロッパでの亜鉛生産の増加とカドミウムの使用の削減の結果、「遊離」カドミウムが存在する可能性があり、その多くは固形廃棄物の形で存在しますが、アジアではニッケル・カドミウム電池の生産が増加しています。アジアへの生産移転があり、その結果、アジア地域でのカドミウムの需要が増加しています。 当面は、これにより世界のカドミウム消費量を現在の水準に保つことが可能となる。 2007 年、カドミウム価格は 4.18 ドル/kg から始まり、13 ドル/kg まで上昇しましたが、年末までに 7 ドル/kg になりました。

2010 年、韓国の Young Poong Corp. 同社関係者によると、カドミウム生産量は75％増の年間1,400トンとなっており、間もなく新しい施設を立ち上げる予定だという。

世界で生産されるカドミウムのほとんどは、電気めっきや合金の製造に使用されます。 保護コーティングとしてのカドミウムは、薄い層でより耐食性が高いため、亜鉛やニッケルよりも大きな利点があります。 カドミウムは金属製品の表面にしっかりと結合しているため、損傷しても遅れが残りません。

最近まで、カドミウムコーティングには時折感じられる「病気」がありました。 実際、鋼部品上にカドミウムを電解析出させる際、電解液に含まれる水素が金属に浸透する可能性があります。 この非常に望ましくないゲストは、高張力鋼に危険な「病気」、つまり水素脆化を引き起こし、負荷がかかると金属の予期せぬ破壊につながります。 カドミウムめっきは部品を腐食から確実に保護する一方で、部品の早期故障の脅威を生み出すことが判明しました。 そのため、設計者はしばしばカドミウムの「サービス」を拒否せざるを得ませんでした。

ソ連科学アカデミー物理化学研究所の科学者たちは、カドミウムコーティングのこの「病気」を取り除くことに成功しました。 チタンは治療法です。 カドミウム層のカドミウム原子 1,000 個に対してチタン原子が 1 個だけであれば、チタンはコーティングプロセス中に鋼からすべての水素を引き出すため、鋼部品の水素脆化の発生が保証されることがわかりました。

カドミウムは英国の犯罪学者によっても使用されています。検査対象の表面にスプレーされたこの金属の最も薄い層の助けを借りて、鮮明な指紋を迅速に識別することが可能です。

カドミウムは、カドミウム - ニッケル電池の製造にも使用されます。 それらの負極の役割はスポンジ状カドミウムを含む鉄格子によって行われ、正極板は酸化ニッケルでコーティングされています。 電解液は苛性カリウムの溶液です。 このような電流源は、高い電気特性、高い信頼性、長い耐用年数が特徴で、再充電にかかる時間はわずか 15 分です。

カドミウムの中性子を吸収する性質は、カドミウムの別の応用分野、つまり原子力エネルギーにつながりました。

車がブレーキなしでは機能できないのと同じように、原子炉は中性子束を増減するための制御棒なしでは動作できません。

各原子炉には、何らかの理由で制御棒がその任務に対処できなくなった場合に機能する巨大な非常用棒も備えられています。

カリフォルニアの原子力発電所で有益な事件が起きた。 いくつかの構造上の問題により、緊急ロッドが時間内にボイラーに突っ込むことができず、連鎖反応が制御不能になり、重大な事故が発生しました。 猛烈な中性子を放出する原子炉は、周囲の人々に大きな危険をもたらしました。 核の「火」が消えるまで、緊急に人々を危険地帯から避難させなければなりませんでした。 幸いにも死傷者は出なかったが、損失は非常に大きく、原子炉はしばらく故障した。

制御棒と非常用棒の材料の主な要件は中性子を吸収する能力であり、カドミウムはこの分野の「最大の専門家」の1つです。 1 つだけ注意点があります。熱中性子について話している場合、そのエネルギーは非常に小さいです (1 電子ボルトの 100 分の 1 で測定されます)。 原子力時代の初期には、原子炉は熱中性子で正確に作動しており、カドミウムは長い間、棒材料の中で「第一バイオリン」と考えられてきました。 しかし、その後、彼は主役の座をホウ素とその化合物に譲らなければなりませんでした。 しかし、カドミウムについては、原子物理学者はますます新しい活動分野を見つけています。たとえば、中性子ビームの経路に設置されたカドミウム板を使用して、そのエネルギースペクトルを研究し、それがどの程度均一であるか、熱中性子の割合がどのくらいかを決定します。初期化。

科学者にとって特に興味深いのは、テルル化カドミウムとテルル化水銀の固溶体であるCMT結晶の無重力状態での成長でした。 この半導体材料は、医学、地質学、天文学、電子工学、無線工学、その他多くの重要な科学技術分野で使用される最も正確な赤外線装置である熱画像装置の製造に不可欠です。 地上の条件下でこの化合物を入手することは非常に困難です。密度の大きな違いにより、その成分はI.A.クリロフの有名な寓話の英雄、白鳥、がん、パイクのように振る舞い、その結果、均質なものではなく、合金を使用すると、層状の「パイ」が得られます。 小さなMCT結晶を得るには、大きな結晶を成長させ、そこから境界層の最も薄い板を切り出す必要があり、他のすべてが無駄になってしまいます。 それ以外のことはあり得ません。結局のところ、MCT 結晶の純度と均質性は 1 億分の 1 パーセントで推定されます。 世界市場では、これらの結晶の 1 グラムの価格が「わずか」 8,000 ドルであるのも不思議ではありません。

最高の黄色の塗料はカドミウムと硫黄の組み合わせです。 この塗料の製造には大量のカドミウムが消費されます。

結論

カドミウムの多面的な働きにはマイナス面もあります。 数年前、米国保健当局者の一人は、心血管疾患による死亡率と心血管疾患による死亡率の間には直接的な関係があることを発見しました。 大気中のカドミウム含有量。 この結論は、アメリカの 28 都市の住民を対象とした徹底的な調査の後に下されました。 そのうちの 4 つ、シカゴ、ニューヨーク、フィラデルフィア、インディアナポリスでは、空気中のカドミウムの含有量が他の都市よりも著しく高かった。 心臓病による死亡の割合も高かった。

医師や生物学者がカドミウムが有害かどうかを判断し、環境中のカドミウム含有量を減らす方法を模索している一方で、テクノロジーの代表者たちはカドミウムの生産を増やすためにあらゆる手段を講じています。 前世紀の後半全体でカドミウムが 160 トンしか採掘されなかったとすれば、今世紀の 20 年代の終わりには、資本主義諸国におけるカドミウムの年間生産量はすでに約 700 トンであり、50 年代には 7000 トンに達しました。結局のところ、カドミウムが原子炉棒の製造を目的とした戦略的材料の地位を獲得したのはこの時期でした）。 そして 21 世紀には、そのかけがえのない特性により、カドミウムの使用は増加するばかりです。

参考文献

1) ジュリエフ I.I. カドミウムの冶金学。 モスクワ：冶金工場、1962年。

2）クレストフニコフA.N. カドミウム。 モスクワ：ツヴェトメチズダット、1956年。

3）クレストフニコフA.N. Karetnikova V.P. レアメタル。 モスクワ：ツヴェトメチズダット、1966年。

4) レベデフ B.N. クズネツォワ V.A. 非鉄金属。 モスクワ：ナウカ、1976年。

5) リュブチェンコ V.A. 非鉄金属。 モスクワ：ナウカ、1963年。

6) マクシモバ G.V. カドミウム // 無機化学ジャーナル、第 3 号、1959 年、P-98。

7) プラクシン I.N. ユフタノフ D.M. 湿式冶金。 モスクワ：冶金工場、1949年。

8）ペイサホフI.L. 非鉄金属。 モスクワ：ナウカ、1950年。

9) グライダー V.I. 腐食防止剤としてのカドミウム。 モスクワ：ツヴェトメチズダット、1952年。

記事の内容

カドミウム(カドミウム) Cd は、周期系の II 族の化学元素です。 原子番号 48、相対原子量 112.41。 天然カドミウムは 8 つの安定同位体で構成されています: 106 Cd (1.22%)、108 Cd (0.88%)、110 Cd (12.39%)、111 Cd (12.75%)、112 Cd (24.07 %)、113 Cd (12.26%)、 114 Cd (28.85%) および 116 Cd (7.58%)。 酸化状態は +2 ですが、+1 になることはほとんどありません。

カドミウムは、1817 年にドイツの化学者フリードリヒ・シュトロマイヤー (Stromeyer Friedrich) (1776–1835) によって発見されました。

シェネベック工場の一つで製造された酸化亜鉛を検査したところ、ヒ素の混合物が含まれている疑いがあった。 薬剤を酸に溶解し、硫化水素の溶液を通過させると、硫化ヒ素と同様の黄色の沈殿物が現れましたが、より徹底的な検査により、この元素が存在しないことが判明しました。 最終結論を得るために、同じ工場から出た疑わしい酸化亜鉛およびその他の亜鉛製剤（炭酸亜鉛を含む）のサンプルが、1802年以来ゲッティンゲン大学で化学の教授を務め、総監察官の職にあったフリードリヒ・ストロマイヤーに送られた。ハノーバーの薬局の。

炭酸亜鉛を焼成した後、Strohmeyer は酸化物を得ましたが、本来の白色ではなく、黄色がかったものでした。 彼はこの着色は鉄の混入によって引き起こされると示唆したが、鉄は存在しないことが判明した。 ストロマイヤーは亜鉛製剤を完全に分析し、黄色が新しい元素によるものであることを発見しました。 発見された亜鉛鉱石にちなんで名付けられました。ギリシャ語のカドメイア、つまり「カドミウム土」はスミソナイト ZnCO 3 の古代名です。 伝説によると、この言葉はフェニキア人のカドモスの名前に由来しており、彼は亜鉛石を最初に発見し、（鉱石から精錬したときに）銅に金色を与えるその能力に気づいたとされています。 古代ギリシャ神話の英雄にも同じ名前が付けられました。伝説の 1 つによると、カドモスは困難な決闘でドラゴンを破り、その土地にカドメウスの要塞を築き、その周囲に 7 つの門を持つ都市テーベが発展しました。

自然界におけるカドミウムの蔓延とその工業的抽出。

地殻中のカドミウムの含有量は1.6・10〜5％です。 普及率はアンチモン (2・10～5%) に近く、水銀の 2 倍 (8・10～6%) です。 カドミウムは、天然硫化物を形成しやすい亜鉛やその他の化学元素とともに、高温の地下水に移行するという特徴があります。 熱水鉱床に濃縮されます。 火山岩には 1 kg あたり最大 0.2 mg のカドミウムが含まれていますが、堆積岩の中で最もカドミウムが豊富なのは粘土で、最大 0.3 mg / kg、程度は低いですが、石灰岩と砂岩（約 0.03 mg / kg）です。 土壌中のカドミウムの平均含有量は 0.06 mg/kg です。

カドミウムには、グリーンックカイト CdS、オタバイト CdCO 3、モンテポナイト CdO などの独自のミネラルが含まれています。 ただし、彼らは独自の預金を形成しません。 工業的に重要なカドミウムの唯一の供給源は亜鉛鉱石であり、亜鉛鉱石には 0.01 ～ 5% の濃度で含まれています。 カドミウムは方鉛鉱 (最大 0.02%)、黄銅鉱 (最大 0.12%)、黄鉄鉱 (最大 0.02%)、錫ナイト (最大 0.2%) にも蓄積します。 世界のカドミウムの総資源量は2,000万トン、工業用は60万トンと推定されています。

金属カドミウムの単体の特性評価と工業的生産。

カドミウムは、新鮮な表面では青みがかった光沢のある銀色の固体で、柔らかく展性があり、展性のある金属で、シート状によく丸まり、簡単に磨くことができます。 錫と同様、カドミウム棒も曲げるとパチパチ音がします。 321.1℃で溶け、766.5℃で沸騰し、密度は8.65 g/cm 3 であり、これを重金属と呼ぶことができます。

カドミウムは乾燥した空気中では安定です。 湿った空気中ではすぐに暗くなり、加熱されると酸素、硫黄、リン、ハロゲンと容易に相互作用します。 カドミウムは、水素、窒素、炭素、ケイ素、ホウ素とは反応しません。

カドミウムの蒸気は水蒸気と相互作用して水素を放出します。 酸はカドミウムを溶解してこの金属の塩を形成します。 カドミウムは、濃縮溶液中の硝酸アンモニウムを亜硝酸アンモニウムに還元します。 水溶液中で銅(II)や鉄(III)などの特定の金属のカチオンによって酸化されます。 亜鉛とは異なり、カドミウムはアルカリ溶液と相互作用しません。

カドミウムの主な供給源は、亜鉛製造の中間生成物です。 亜鉛末の作用による硫酸亜鉛溶液の精製後に得られる金属沈殿物には、2 ～ 12% のカドミウムが含まれています。 亜鉛の蒸留生産中に形成される留分には 0.7 ～ 1.1% のカドミウムが含まれ、亜鉛の精留精製中に得られる留分には最大 40% のカドミウムが含まれます。 カドミウムは、鉛および銅の精錬所のダストからも抽出されます (それぞれ最大 5% および 0.5% のカドミウムが含まれる可能性があります)。 通常、粉塵は濃硫酸で処理され、その後硫酸カドミウムが水で浸出されます。

カドミウムスポンジは、亜鉛末の作用により硫酸カドミウム溶液から沈殿させられ、その後、硫酸に溶解され、酸化亜鉛または炭酸ナトリウムの作用およびイオン交換法により溶液から不純物が除去されます。 カドミウム金属は、アルミニウム陰極での電気分解または亜鉛の還元によって分離されます。

亜鉛と鉛を除去するには、カドミウム金属をアルカリ層の下で溶かします。 溶融物は、ニッケルを除去するためにアルミニウムで処理され、タリウムを除去するために塩化アンモニウムで処理される。 追加の精製方法を適用すると、不純物含有量が 10 ～ 5 重量％のカドミウムを得ることが可能です。

年間約2万トンのカドミウムが生産されます。 その生産量は亜鉛の生産規模に大きく関係します。

カドミウムの最も重要な応用分野は、化学電流源の製造です。 カドミウム電極はバッテリーや蓄電池に使用されます。 ニッケルカドミウム電池の負極板は、活性剤としてスポンジカドミウムを含む鉄メッシュでできています。 正極板は水酸化ニッケルでコーティングされています。 電解液は水酸化カリウム溶液です。 カドミウムとニッケルに基づいて、誘導ミサイル用のコンパクトなバッテリーも作成されますが、この場合のみ鉄ではなく、ニッケルグリッドがベースとして取り付けられます。

ニッケル - カドミウム アルカリ電池で発生するプロセスは、全体的な方程式で説明できます。

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

ニッケルカドミウムアルカリ電池は、鉛（酸）電池よりも信頼性が高くなります。 これらの電流源は、高い電気特性、安定した動作、長い耐用年数によって区別されます。 わずか 1 時間で充電できます。 ただし、ニッケルカドミウム電池は完全に放電しないと充電できません（この点では金属水素電池に劣ります）。

カドミウムは、特に海水と接触する場合の金属の防食コーティングに広く使用されています。 船舶、航空機、および熱帯気候での運用向けに設計されたさまざまな製品の最も重要な部品は、CADM 化されています。 以前は、鉄やその他のカドミウム金属を溶融カドミウムに浸漬していましたが、現在ではカドミウムコーティングが電解的に施されています。

カドミウム コーティングには、亜鉛コーティングよりも優れた点がいくつかあります。耐腐食性が高く、均一で滑らかなコーティングを容易に行うことができます。 このようなコーティングの高い可塑性により、ねじ接続の堅固さが保証されます。 さらに、カドミウムは亜鉛とは異なり、アルカリ環境では安定です。

ただし、カドミウムには独自の問題があります。 カドミウムが鋼部品に電解的に適用されると、電解液に含まれる水素が金属に浸透する可能性があります。 これは高張力鋼にいわゆる水素脆性を引き起こし、荷重がかかると金属に予期せぬ破損を引き起こします。 この現象を防ぐために、カドミウムコーティングにチタンが添加されます。

さらに、カドミウムは有毒です。 したがって、カドミウム錫は非常に広く使用されていますが、台所用品や食品容器の製造に使用することは禁止されています。

世界のカドミウム生産量の約 10 分の 1 が合金の生産に費やされています。 カドミウム合金は主に減摩材やはんだとして使用されます。 99% のカドミウムと 1% のニッケルを含む合金は、高温で自動車、航空機、船舶のエンジンで動作するベアリングの製造に使用されます。 カドミウムは潤滑剤に含まれる有機酸などの酸に対する耐性が十分ではないため、カドミウムベースの軸受合金にインジウムがコーティングされることがあります。

銅に少量のカドミウムを添加して合金化すると、電気輸送ラインのワイヤの耐摩耗性を高めることができます。 カドミウムを添加した銅は、電気伝導率は純銅とほとんど変わりませんが、強度と硬度は著しく純銅を上回ります。

カドミウムは、ビスマス50％、鉛25％、錫12.5％、カドミウム12.5％を含むウッドの低融点合金（ウッドメタル）に含まれており、沸騰したお湯で溶かすことができます。ウッド合金の成分の文字は略語 WAX を形成します。それは 1860 年にあまり有名ではない英国の技術者 B. ウッド (B. ウッド) によって発明されました。多くの場合、この発明は彼の同名者である有名なアメリカの物理学者ロバート ウィリアムズ ウッドによるものであると誤って考えられています。カドミウム低融点合金は、自動消火システムにおいて、ガラスを金属にはんだ付けするために、薄く複雑な鋳物を得る材料として使用されます カドミウム含有はんだは、温度変動に非常に耐性があります。

カドミウムの需要の急増は1940年代に始まり、原子力産業でのカドミウムの使用に関連していました。カドミウムは中性子を吸収することが判明し、カドミウムから原子炉の制御棒や非常用棒を作り始めました。 厳密に定義されたエネルギーの中性子を吸収するカドミウムの能力は、中性子線のエネルギー スペクトルの研究に使用されます。

カドミウム化合物。

カドミウムは、二元化合物、塩、および有機金属化合物を含む多数の複雑な化合物を形成します。 溶液中では、多くの塩、特にハロゲン化物の分子が会合しています。 溶液は加水分解により弱酸性環境になります。 pH 7 ～ 8 から始まるアルカリ溶液の作用下で、塩基性塩が沈殿します。

酸化カドミウム CdO は、単体の反応、または水酸化カドミウムまたは炭酸カドミウムの焼成によって得られます。 「熱履歴」に応じて、緑がかった黄色、茶色、赤色、または黒色に近い色になります。 これは部分的には粒子サイズによるものですが、より大きな範囲は結晶格子内の欠陥の結果です。 酸化カドミウムは 900°C 以上では揮発性となり、1570°C では完全に昇華します。 半導体の性質を持っています。

酸化カドミウムは酸に溶けやすく、アルカリには溶けにくく、水素（900℃以上）、一酸化炭素（350℃以上）、炭素（500℃以上）により容易に還元されます。

電極材料として酸化カドミウムを使用しています。 これは潤滑油の一部であり、特殊なガラスの製造に使用されます。 酸化カドミウムは、多くの水素化および脱水素化反応を触媒します。

水酸化カドミウムＣｄ（ＯＨ） ２ は、アルカリを添加すると、カドミウム（ＩＩ）塩の水溶液から白色の沈殿物として沈殿する。 非常に濃縮されたアルカリ溶液の作用下で、Na 2 などのヒドロキソカドメートに変換されます。 水酸化カドミウムはアンモニアと反応して可溶性錯体を形成します。

Cd (OH) 2 + 6NH 3 H 2 O \u003d (OH) 2 + 6H 2 O

さらに、水酸化カドミウムはシアン化アルカリの作用により溶液になります。 170℃を超えると酸化カドミウムに分解します。 水溶液中での水酸化カドミウムと過酸化水素の相互作用により、さまざまな組成の過酸化物が形成されます。

水酸化カドミウムは、他のカドミウム化合物を得るために使用されるほか、分析試薬としても使用されます。 これは電流源のカドミウム電極の一部です。 さらに、水酸化カドミウムは装飾ガラスやエナメルにも使用されています。

フッ化カドミウムＣｄＦ ２ は水にわずかに溶けるが（２０℃で４．０６重量％）、エタノールには不溶である。 これは、金属に対するフッ素の作用、または炭酸カドミウムに対するフッ化水素の作用によって得られます。

フッ化カドミウムは光学材料として使用されます。 これは、化学電流源の固体電解質だけでなく、一部のガラスや蛍光体の一部でもあります。

塩化カドミウム CdCl 2 は水によく溶けます (20℃で 53.2 重量%)。 その共有結合の性質は、比較的低い融点 (568.5°C) とエタノール溶解度 (25°C で 1.5%) の原因となっています。

塩化カドミウムは、カドミウムと濃塩酸を反応させるか、金属を500℃で塩素化することによって得られます。

塩化カドミウムは、カドミウム電気化学セルの電解質およびガスクロマトグラフィーの吸着剤の成分です。 これは、写真撮影におけるいくつかのソリューション、有機合成における触媒、半導体結晶を成長させるためのフラックスの一部です。 繊維の染色や捺染の媒染剤として使用されます。 カドミウム化合物は塩化カドミウムから得られます。

臭化カドミウム CdBr 2 は、真珠のような光沢のある鱗片状の結晶を形成します。 吸湿性が高く、水（25℃で52.9重量％）、メタノール（20℃で13.9重量％）、エタノール（20℃で23.3重量％）によく溶けます。

臭化カドミウムは、金属の臭素化、または炭酸カドミウムに対する臭化水素の作用によって得られます。

臭化カドミウムは、有機合成の触媒として機能し、写真乳剤の安定剤であり、写真の振動組成物の成分でもあります。

ヨウ化カドミウム CdI 2 は光沢のある葉の形の結晶を形成し、層状 (二次元) の結晶構造を持っています。 ヨウ化カドミウムには最大 200 のポリタイプが知られており、六方晶および立方最密充填の層の配置順序が異なります。

他のハロゲンとは異なり、ヨウ化カドミウムは吸湿性がありません。 水への溶解度が非常に高い（25℃で46.4重量％）。 ヨウ化カドミウムは、加熱または水の存在下で金属をヨウ素化することによって、また炭酸カドミウムまたは酸化カドミウムに対するヨウ化水素の作用によって得られます。

ヨウ化カドミウムは有機合成において触媒として機能します。 これは火工品組成物および潤滑剤の成分です。

硫化カドミウム CdS はおそらく、業界が興味を持ったこの元素の最初の化合物です。 レモンイエローからオレンジレッドの結晶を形成します。 硫化カドミウムは半導体の性質を持っています。

この化合物は水にほとんど溶けません。 また、アルカリ溶液やほとんどの酸の作用にも耐性があります。

硫化カドミウムは、カドミウムと硫黄蒸気の相互作用、硫化水素または硫化ナトリウムの作用による溶液からの沈​​殿、カドミウムと有機硫黄化合物の反応によって得られます。

硫化カドミウムは重要な鉱物染料であり、以前はカドミウムイエローと呼ばれていました。

その後、塗装業界ではカドミウムイエローがより広く使用されるようになりました。 特に、この塗料は機関車の煙に強いという利点があるため、客車がこの塗料で塗装されました。 硫化カドミウムは染料として繊維産業や石鹸産業でも使用されていました。 適切なコロイド分散液を使用して、着色された透明なガラスを得た。

近年、純粋な硫化カドミウムは、より安価な顔料であるカドモポンおよび亜鉛-カドミウム リトポンに置き換えられました。 カドモポンは硫化カドミウムと硫酸バリウムの混合物です。 硫酸カドミウムと硫化バリウムという 2 つの可溶性塩を混合することによって得られます。 その結果、2 つの不溶性塩を含む沈殿が形成されます。

CdSO 4 + BaS \u003d CdSЇ + BaSO 4Ї

カドミウム亜鉛リトポンには硫化亜鉛も含まれています。 この染料の製造では、3 つの塩が同時に沈殿します。 リトポンはクリーム色またはアイボリーです。

セレン化カドミウム、硫化亜鉛、硫化水銀、その他の化合物を添加すると、硫化カドミウムは淡黄色から暗赤色までの明るい色の熱安定性顔料を与えます。

硫化カドミウムは炎に青色を与えます。 この性質は火工品で使用されます。

さらに、硫化カドミウムは半導体レーザーの活性媒体として使用されます。 これは、光電池、太陽電池、フォトダイオード、発光ダイオード、蛍光体の製造用の材料として使用されます。

セレン化カドミウム CdSe は暗赤色の結晶を形成します。 水に溶けず、塩酸、硝酸、硫酸により分解されます。 セレン化カドミウムは、単体物質またはガス状のカドミウムとセレンを融合することによって、またセレン化水素の作用下で硫酸カドミウム溶液から沈殿させることによって、硫化カドミウムと亜セレン酸の反応によって、またはカドミウムと有機セレンの相互作用によって得られます。化合物。

セレン化カドミウムは蛍光体です。 これは、半導体レーザーの活性媒体として機能し、フォトレジスター、フォトダイオード、太陽電池の製造用の材料です。

セレン化カドミウムは、エナメル、釉薬、アートペイント用の顔料です。 ルビーガラスはセレン化カドミウムで染色されています。 モスクワ・クレムリンの星をルビーレッドにしたのは、ルビーそのもののような酸化クロムではなく、彼でした。

テルル化カドミウム CdTe の色は濃い灰色から濃い茶色になります。 水には不溶ですが、濃酸により分解されます。 これは、液体または気体のカドミウムとテルルの相互作用によって得られます。

半導体特性を持つテルル化カドミウムは X 線およびガンマ線検出器として使用され、テルル化水銀カドミウムは熱画像用の IR 検出器に (特に軍事目的で) 広く応用されています。

化学量論が違反されるか、不純物 (銅や塩素原子など) が導入されると、テルル化カドミウムは感光性を獲得します。 電子写真で使われているものです。

有機カドミウム化合物 CdR 2 および CdRX (R = CH 3 、C 2 H 5 、C 6 H 5 およびその他の炭化水素ラジカル、X はハロゲン、OR、SR など) は通常、対応するグリニャール試薬から得られます。 これらは、対応する亜鉛よりも熱的に不安定ですが、一般に反応性が低くなります (一般に空気中では不燃性)。 その最も重要な応用分野は、酸塩化物からのケトンの調製です。

カドミウムの生物学的役割。

カドミウムは、ほぼすべての動物の体内に含まれています（陸生動物では体重 1 kg あたり約 0.5 mg、海洋動物では 0.15 ～ 3 mg/kg）。 しかし、それは最も有毒な重金属の1つであると考えられています。

カドミウムは体内で主に腎臓と肝臓に集中しており、体内のカドミウム含有量は年齢とともに増加します。 それは、酵素プロセスに関与するタンパク質との複合体の形で蓄積します。 カドミウムは外部から体内に入ると、多くの酵素を阻害して破壊します。 その作用は、タンパク質のシステイン残基の-SH 基の結合と SH 酵素の阻害に基づいています。 また、亜鉛を置換することにより、亜鉛含有酵素の作用を阻害することもできます。 カルシウムとカドミウムのイオン半径が近いため、骨組織内のカルシウムを置き換えることができます。

人々は、カドミウムを含む廃棄物で汚染された飲料水や、製油所や冶金企業の近くの土地で栽培されている野菜や穀物によってカドミウム中毒になります。 キノコにはカドミウムを蓄積する特別な能力があります。 いくつかの報告によると、キノコに含まれるカドミウムの含有量は、キノコの自重 1 kg あたり数十、さらには 100 ミリグラム以上に達することもあります。 カドミウム化合物は、タバコの煙に含まれる有害物質の 1 つです (タバコ 1 本には 1 ～ 2 マイクログラムのカドミウムが含まれています)。

慢性カドミウム中毒の典型的な例は、1950 年代に日本で初めて報告され、イタイイタイと呼ばれる病気です。 この病気は腰部の激しい痛み、筋肉の痛みを伴いました。 不可逆的な腎臓損傷の特徴的な兆候もありました。 何百人ものイタイイタイの死者が記録されている。 この病気は、当時の日本の高度な環境汚染と、主に米と魚介類を中心とした日本人の特殊な食生活（高濃度のカドミウムを蓄積する可能性がある）によって蔓延しました。 研究によると、病気の「イタイイタイ」は1日あたり最大600マイクログラムのカドミウムを摂取していることがわかっています。 その後、環境保護対策の結果、「イタイイタイ」などの症候群の頻度や重症度は著しく減少しました。

米国では、大気中のカドミウム濃度と心血管疾患による死亡率との間に相関関係があることが判明しています。

カドミウムは、1日あたり体重1kgあたり約1μgが健康に害を及ぼすことなく人体に入る可能性があると考えられています。 飲料水には 0.01 mg/l を超えるカドミウムが含まれていてはなりません。 カドミウム中毒の解毒剤はセレンですが、この元素が豊富な食品を食べると体内の硫黄含有量が減少し、その場合カドミウムは再び危険になります。

エレナ・サヴィンキナ

カドミウムはどこから来たのですか?カドミウムは常に亜鉛や鉛が採掘される鉱石に含まれており、場合によっては銅鉱石にも含まれます。 したがって、必然的にこれらの金属の製造の廃棄物になります。 しかし、人が必要とする要素が他にもたくさんあるため、それらは捨てられるのではなく、リサイクルしようとしています。 カドミウムの割合は非常に高く、亜鉛精鉱の重量の 0.3 ～ 0.5% であり、そこから 95% が選択されます。 実はカドミウムは亜鉛化合物の研究で発見されました。 彼らはそのような話をしています（「化学と生命」、1970年、第9号を参照）。 1817年、マクデブルクで紛争が勃発した。地区の医師ロロフは、酸化亜鉛を含む製剤にはヒ素が含まれているのではないかと疑い、すべての製剤の販売を中止するよう命じた。 薬剤師は、おそらく軟膏を黄色がかった色にする酸化鉄を除いて、製剤中にヒ素は含まれていないと誓った。 仲裁人は、当時主任医薬品監督官だったゲッティンゲン大学のフリードリッヒ・ストロマイヤー教授でした。 彼は実際に、調製物から黄色がかった化合物を単離することに成功した。 しかし、それはヒ素とも鉄とも何の関係もなく、新元素の酸化物であることが判明した。 1817 年の秋、同僚との会話の中で、ストロマイヤーはそれをカドミウムと呼び、次のような説明が与えられました。 伝説のフェニキアの王子カドモスは、ゼウスに盗まれた妹のヨーロッパを探してボイオティアに来て、そこにカドメウスの要塞を建てました。 その後、古代ギリシャのテーベがその周りに成長しました。 古代、この都市の近くで「カドミアンアース」またはカドメアと呼ばれる特定の亜鉛化合物の混合物が発見されました。 ストロマイヤーはこの名前を使用しました。

ロロフ氏はすぐに、その疑わしい不純物はヒ素ではなく、新しい金属の化合物であると確信するようになった。 しかし、彼の記事は「 Journal fur der praktischen Heilkunde」は遅れて1818年4月に出版されましたが、そのとき化学者たちはすでにストロマイヤーの発見について知っていました。

化合物の黄色はカドミウムへの関心にどのような影響を与えたのでしょうか?最も直接的な方法としては、ストロマイヤーの発見直後、ブレスラウ（現ヴロツワフ）の工場の冶金上級顧問であるカールステン氏が、硫化水素を溶鉱炉に通すと黄色の沈殿物を生成する元素をシレジアの亜鉛鉱石中に発見した。硫化水素の溶液であり、ラテン語の「メリニウム」から「メリニウム」と呼ばれました。 メリス「蜂蜜」という意味です。 それは依然として同じカドミウムであり、その硫化物は優れた黄色の顔料となり、最初は芸術家向けに、そして価格が下落すると塗料業界で利用されました。 硫化カドミウムをさまざまな方法で入手すると、レモンからオレンジまで、さまざまな色合いの美しい塗料を作ることができます。 カドミウムイエローは酸やアルカリ、強い熱に強いので陶磁器の絵付けにも適していました。 さらに、硫化カドミウムをウルトラマリンと混合すると、優れた緑色の染料、カドミウムグリーンが形成されます。 カドミウムは燃えると青色になるので、花火にも使われました。 したがって、20 世紀の 90 年代には、17% のカドミウムがさまざまな目的の塗料の調製に使用されました。

カドミウムの主な用途は何ですか?ニッケルカドミウム電池: 電極の 1 つはカドミウムまたはその水酸化物で作られており、その生産量は採掘されるすべてのカドミウムの 60% 以上を消費します。 これらのバッテリーは耐久性が非常に高く、最も近い競合製品である鉛バッテリーよりも数倍多くの放電/充電サイクルを実現できますが、価格は 10 倍高くなります。 また、蓄電量と重量の比率に関しては、Ni-Cd は Pb よりも 2 倍優れており、電気自動車として有望です。 最新のニッケルカドミウム電池の寿命は 30 年以上です。 充電とエネルギーの放出が速く、内部抵抗が低いため、加熱せずに高い電流密度を提供できます。 したがって、電気自動車、トロリーバス、路面電車、電車、ドライバー、さらには無線機器や家電製品など、高電流密度が必要なあらゆる場所で使用されています。 少し前まではパソコンや携帯電話にも電力を供給していましたが、現在はリチウムイオン電池に取って代わられています。 ニッケルカドミウム電池は、代替エネルギーシステムでも使用されることが期待されています。そこでは、余剰エネルギーをどこかに汲み上げる必要があり、悪天候による生産不足を補う必要があります。このような電池は、信頼性の高い蓄電池を提供できます。最大6.5MWhの電力量は、鉛や硫化ナトリウムと同等です。

ニッケルカドミウム電池の欠点の中には、大きな自己放電とメモリー効果があります。完全に放電していない電池を充電すると、充電するたびに蓄えられるエネルギーがどんどん少なくなります。 このようなバッテリーが時々非常に強く放電されると、この影響に対処できると考えられています。 しかし、それらの主な欠点はカドミウムの毒性です。 しかしそのため、ニッケル・カドミウム電池の使用は、塗料用のカドミウム顔料、ポリマー用安定剤（金属生産量の10％）、金属用コーティング材（5％）と同様に減少し続けている。

カドミウムのどのような用途が増加していますか?ソーラーパネルの生産。 テルル化カドミウムは、シリコン電池には劣りますが、太陽光を非常によく電気に変換します。市場で入手可能なモジュールの効率は、それぞれ 8 ～ 9% と 13 ～ 16% です。 ただし、テルル化カドミウムは導電性ガラス上に薄膜として堆積されるため、必要なエネルギーと材料の量はシリコン電池の製造よりもはるかに少なくなります。 結果として （" ”、2012、16、5245–5259。 doi:10.1016/j.rser.2012.04.034) バッテリーの製造にかかるエネルギーコストは、1 年間で 2 ～ 3 倍のエネルギーを生成することで回収されます (バッテリーが生成する電力 1 キロワットあたりの二酸化炭素排出量も同様)ヨーロッパ）シリコン電池よりも少ない。 つまり、カドミウム化合物を使用した電池は非常に環境に優しいのです。 効率の向上に伴い、この差はさらに大きくなり、2011年にテルル化カドミウムの薄膜をガラスとフレキシブルポリイミドに適用した際の記録的な効率値がそれぞれ15.6％と13.8％であったことから、ここには見通しがある。 ポリマーベースの電池はガラス電池に比べて数百分の１の重さがあり、曲面にも簡単に取り付けることができるため、研究者の注目を集めています。

薄膜だけがすべてではありません。 硫化カドミウム、テルル化物、セレン化物などのカルコゲニドからの量子ドットに基づく要素は、第三世代太陽電池の有望な代表であり、専門家によれば、最終的にこのエネルギー源の自給自足を確保できるようになったという。 ドットは、その特性がサイズに依存するため、太陽スペクトル全体の吸収と電気への変換を達成できるため、研究者の注目を集めています。 さらに、いくつかの実験では、カルコゲニド量子ドットが 1 つの光子から複数の電子を得る能力、つまり励起子の多重生成の効果を示しました。 明らかに、適切に使用すれば、光変換効率が大幅に向上し、これにより、太陽からの電気代と石炭の燃焼コストの収束を期待できるようになります。

しかし、これまでのところ、量子ドットの可能性は完全には明らかにされていません。2013 年の初めに 5.42% という記録的な効率が、マンガン添加物を含む硫化カドミウムとセレン化物からの量子ドットに基づく素子によって実証されました (「 再生可能エネルギーと持続可能なエネルギーのレビュー”、2013、22、148–167; doi:10.1016/j.rser.2013.01.030)。 ポイント自体がこれの原因ではないと考えられています。光反応による電荷キャリアの電極からの完全な除去を確実にする最適な電極材料がまだ選択されていません。 カドミウムは電極の製造にも役立つ可能性があります。太陽電池用のスズ酸カドミウム CdSnO 3 からなる電極を用いた実験では良好な結果が示されています (「 太陽エネルギー材料および太陽電池”、2013、117、300–305; 土井:10.1016/j.solmat.2013.06.009)。

カドミウム化合物から作られる他のナノ粒子は何ですか?最も多様なものは、ナノロッド、ナノチューブ、さらにはウニに似た構造です。 そのうちのいくつかは将来のテクノロジーに応用される可能性があります。

ブリキの兵隊にはカドミウムが含まれていますか?カドミウムを少量添加すると、他の金属の融点が大幅に下がり、その結果、鋳型への鋳造合金の充填が改善されるため、カドミウムが存在する可能性は十分にあります。 それが有名なウッド合金とその品種の一部であることは驚くべきことではありません。 このような合金は、金属組織学（薄い部分、顕微鏡検査用のサンプルに注入されます）、精密鋳造、中空フィギュアの製造におけるインベストメントロッド、および可溶ヒューズとして広く使用されています。 どうやら、他の金属の融点を下げるカドミウムの能力を最初に発見したのは英国の技術者バーナバ・ウッドだったようです。なぜなら、彼の名前の合金を構成する元素は、ビスマスが 7 ～ 8 部、鉛が 4 部であり、スズとカドミウムはそれぞれ271、融点は327、231、742℃です。 そしてすべてが69℃で溶けます！ 1860年のこの結果はあまりにも予想外だったので、雑誌の編集委員会は「 アメリカ科学芸術ジャーナル」とウッド博士の記事には次の追記が付け加えられている：「私たちは、さまざまな合金の融点を下げるカドミウムの驚くべき効果に関する、ウッド博士の興味深い実験をいくつか繰り返すだけの時間がありました。」 現在、金属の融点を下げるカドミウムの能力は、はんだに添加することで利用されており、これは世界の金属生産量の 2% に相当します。 さらに、はんだには工業用だけでなく自家製もあります。 たとえば、宝石商のフォーラムでは、職人が次のような推奨事項を示しています。「金に少量のカドミウムを添加すると、その融点が製品の金属の融点より低くなり、必要な部分をはんだ付けすることが可能になります」 。 カドミウムははんだ付け時に蒸発しやすいため、製品サンプルが変化しない場合があります。 中毒にならないように、ドラフトの下ではんだ付けする必要があるだけです。

カドミウムの体内への経路は何ですか?「子供のおもちゃにカドミウムが含まれるなんてありえない、有毒だ」と読者は言うだろう。 そして彼の言うことは部分的には正しいだろう。なぜなら、ブリキの兵隊（小さな工房で鋳造された銀色の重金属で作られた置物）やサラダボウルの黄色い模様からカドミウムが何らかの形で人体に入る可能性は低いからである。 。 彼は全く異なる道を歩んでいます。 そのうちの3つがあります。 まず、タバコの煙についてですが、カドミウムはタバコの葉に完全に蓄積されています。 第二に、空気、特に都市部の空気からのものです。空気には、タイヤやブレーキパッドの摩耗から生じる道路粉塵が大量に含まれています（カドミウムもその一部です）。 この粉塵を吸い込むほど、体内のカドミウム含有量が増加します。 したがって、交通管制官の場合は、地方の道路作業員の 1.5 倍になります (「 ケモスフィア」、2013、90、7、2077–2084）。 カドミウムは、火力発電所が石炭で稼働している場合はその煙にも含まれており、木が土壌からカドミウムを抽出するため、薪を燃やす際の煙にも含まれています。 3 番目の発生源は食物、特に植物の根、葉、穀物です。ここにカドミウムが蓄積します。 シアトルの科学者らが行った研究によると、カドミウムで汚染されていない場所に住んでいる若い女性では、喫煙がカドミウムの主な摂取源であり、この金属の含有量が1.5倍増加することがわかった。 しかし、食品の中でも豆腐はカドミウムの重要な供給源であることが判明しました。豆腐を週に 1 食分摂取すると、体内のカドミウム含有量が 22% 増加します (「 トータル環境の科学』、2011、409、9、1632–1637）。 カドミウムはプランクトンを食べる軟体動物や甲殻類に多く含まれています。 ニュージーランドの生物学者は、海水中のカドミウム（濃度は0.11μg/l）が人間の過失によって海水に到達した可能性が高いことを発見した。 ちなみに、カドミウムはリン酸肥料に含まれており、そこから主に食用植物に入ります。 雨が降ると肥料が川に流れ込み、さらに海に流れ込みます。 カドミウムは微粒子の表面を移動します。 塩水に入ると放出され、最終的には植物プランクトンとなり、牡蠣にも含まれます。 その結果、微粒子からカドミウムがまだ洗い流されていない河口の高地で育った軟体動物は比較的純粋であり、その下の軟体動物には特にこの金属が多く含まれています（「 トータル環境の科学」、1996、181、1、31–44）。 牡蠣のカドミウム含有量は、乾燥重量1グラムあたり13～26マイクログラムです。 比較のために：カドミウムの重要な供給源とも考えられているヒマワリの種では、穀物1グラムあたり0.2〜2.5μg、タバコの葉では乾燥重量1グラムあたり0.5〜1μgです。 プランクトンはカキだけのものではないため、汚れた海で捕獲された魚にもカドミウムが含まれます。 そして最も汚いのはバルト海で、工業地帯や集約農業が行われている地域から多くの川が流れ込んでいます。

人為起源のカドミウムはどのようにして環境中に侵入するのでしょうか?リン酸肥料、道路の粉塵、燃料の燃焼に加えて、他にも 2 つの方法があります。 1 つ目は非鉄冶金です。排出ガスを浄化することを目的としたあらゆる努力により、一定量の排出ガスが必然的にすべてのフィルターを通過します。 2つ目は、例えばプラスチックがそこで燃える埋め立て地やリサイクル場です。 しかし、埋め立て地では、加熱しなくてもカドミウムが浸出し、水とともに土壌に入ります。 一般に、非鉄冶金では年間 5,000 トンのカドミウムが排出され、廃棄物の焼却 - 1.5、リン酸肥料の生産と木材の燃焼 - 0.2 千トンが、人が環境中に放散する 7,000 トン以上のうちそれぞれ 0.2 千トンです。およそ20世紀の30年代以来。 自然そのものの可能性はもっと控えめです。0.52 千トンが火山によって、0.2 千トンが植物の排泄物によって生成され、合計 0.83 千トンです（「化学と生命」、1979 年、第 12 号を参照）。 言い換えれば、地球内部から抽出されるカドミウムのうち、金属に変換できるのはわずか 3 分の 2 に過ぎない (そして、世界の生産量は数十年にわたって年間 17 ～ 20,000 トンの間で変動している) ため、リサイクルの可能性は非常に高い。幅。 ただし、インセンティブはありません。これについては今後検討します。

カドミウムを含む新しい物質は埋め立て地でどのように挙動するのでしょうか?違う。 詳細な分析は、ブルックヘブン国立研究所 (米国) のヴァシリー・フテナコスによって行われ、テルル化カドミウム電池のライフサイクルを詳細に説明しました (「 再生可能エネルギーと持続可能なエネルギーのレビュー”、2004、8、303–334。 doi:10.1016/j.rser.2003.12.001)。 彼はこう話します。 太陽電池では、カドミウム化合物はガラスまたはプラスチックの層の間に挟まれています。 したがって、カドミウムを含む粒子は、要素が破壊された場合にのみ環境中に現れる可能性があり、これは非常に粉塵の多い場所か破損した場合に発生します。 しかし、それでも、実験が示したように、雨が降っても要素から顕著な量のカドミウムを洗い流すことはできません。 CdTe の蒸発温度は 1000°C を超え、これらのセルにも存在する CdS は 1700°C であるため、動作中に蒸発は起こりません。

しかし、火災が発生した民家の屋根に要素があった場合はどうなるでしょうか? テルル化カドミウムは空気中では 1050°C の温度まで安定しており、通常の火災による発熱は少なくなります。 直接実験によると、電池がガラス基板上に作られた場合、ほとんどすべてのカドミウムが溶融ガラス中に残り、すでに少量のカドミウムの0.6%しか放出されない(結局のところ、これは薄膜である)。 埋め立て地で破壊されると分解してカドミウムを放出する元素もあれば、より現代的なものではそうではないものもあります。 法的規制により、無害な要素のみが廃棄されることが保証されます。 貴重なテルルが含まれているため、絶対に捨てないほうがよいでしょう。

残念ながら、フテナコスはポリマーベースの要素については何も述べていない。ポリマーベースの要素は燃え尽きる可能性があり、ガラスへのカドミウムの溶融は起こらない。 しかし、カドミウムの使用禁止はさらに悪い結果を招く可能性があると同氏は指摘する。販売市場を失った亜鉛、鉛、銅の製造業者は廃棄物からカドミウムを抽出することをやめ、埋め立て地よりも周囲のすべてのものを汚染することになる（ある事件を思い出してほしい）。カドミウムの 3 分の 1 がパイプに飛び散る）。 したがって、製品の廃棄対策を強化するとともに、カドミウムの使用を拡大する必要がある。

これとは別に、ナノドットに基づくデバイスの問題があります。これらの材料が破壊されると、必然的にナノ粒子が飛散し、食物連鎖に沿って移動する可能性があります。 データがあります（「 危険物ジャーナル”、2011、192、15、192–199。 doi:10.1016/j.jhazmat.2011.05.003)、それらは決して変化しないわけではないことを示しています。腹腔内にセレン化カドミウム ナノドットを注射したラットの肝臓と腎臓では、遊離カドミウムの増加が認められました。 この効果は、使用前にナノ粒子に紫外線を照射した場合に最も顕著でした（どうやら、これは自然条件下のナノダストの場合に当てはまります）。 明らかに、このようなナノ粒子をベースにした太陽電池やその他のデバイスの廃棄要件は、モノリシック製品を使用する場合よりも厳格になる必要があります。

カドミウムはなぜ危険なのでしょうか?カドミウムは微量で体内に入り、即座に作用しないため、この問題は思っているよりもはるかに複雑です。 ソイスンワン・サタルグ率いるノースダコタ大学の研究者たちは、これについて詳しく書いています（「 ”、2010、118、182–190。 土井:10.1289/ehp.0901234)。 このレビューを見てみましょう。

土壌に大量のカドミウムが含まれ、食品が常にカドミウムに汚染されている地域に住んでいる人々は、骨のもろさが増大していることが証明されていると考えられます。 日本人はこの病気を「イタイイタイ」と呼びました。この病気は 1940 年代に富山県で発生し、農家が亜鉛鉱山からの水を畑の灌漑に使用していました。 米に含まれるカドミウムの含有量は非常に多く、1日の摂取量は1日あたり600マイクログラム、1週間あたり4200マイクログラム、つまり生涯で1人あたり最大2グラムに達した。 ここで因果関係を特定することは難しくありませんが、少量のカドミウムの慢性摂取については言えません。 すべては、特定の病気にかかるリスクの割合によって決まります。 どのくらいの量のカドミウムが無害であると考えられるかは、まだ完全にはわかっていません。 世界保健機関は1989年、生涯で2gは多量でイタイイタイを引き起こすという事実に基づいて、1週間あたりのカドミウムの最大許容摂取量を400～500マイクログラムと定めた。 1992年に基準が再計算され、体重1キログラム当たり1日当たり7マイクログラムとなった。 体重 70 kg の人の 1 週間の投与量が同じ 490 mcg であることが簡単にわかります。 計算の際、体内に入ったカドミウムの 5% が体内に吸収され、既に体内に含まれている金属量の 0.005% が尿中に排泄されると仮定しました。 しかし、一部の医師はこのモデルに疑問を抱き、体内に入ったカドミウムの40％さえも体内に吸収された例を指摘している。 さらに、測定によると、1 日あたり 1 キログラムあたり 1 マイクログラムという低量の摂取でも、尿中のクレアチニン 1 グラムあたり 2 マイクログラムのカドミウムが生成され、さらに低いレベルでも不快な影響が現れることが示されています。 （尿中のカドミウムやその他の有害な金属の含有量は、濃度が低いですが、通常、クレアチニン1グラムあたりのマイクログラムで表されます。この物質は筋肉の働き中に形成され、常に尿中に排泄されます。その結果）このような単位で示されるカドミウムは、サンプルの希釈度に依存しません。さらに、「クレアチニン」という単語は省略されます。尿中のカドミウムを測定する方が、さまざまな供給源から摂取するよりもはるかに簡単であることは明らかです）

これらの効果は何ですか? レビューを読むと、カドミウムが老化の症状を引き起こすという印象を受けます。 まず、腎臓に蓄積すると、尿細管の分解が促進されます。 いくつかのデータによると、1 日あたり 2 ～ 4 μg のカドミウムが尿中に排泄された場合、腎臓の機能低下の確率は 10% です。 他の人によると、毎日の排泄量ではなく、テストサンプル中の濃度を測定した場合、尿中のカドミウム含有量が0.67μg / gである場合、すでに危険です。 （1 日あたり 1 ～ 2 グラムのクレアチニンが尿中に排泄されると仮定すると、危険なカドミウム排泄量は 1 日あたり約 1 mcg であることがわかります。） 尿細管の分解の結果、尿細管の能力は低下します。ビタミン、ミネラル、その他の有用な物質を体に戻す腎臓の機能が低下すると、メタロチオネイン、亜鉛、銅、カルシウム、リン酸塩、ブドウ糖、アミノ酸などに関連します。 尿中のカドミウム濃度が 2 倍に増加すると、尿中のカルシウム含有量が 1 日あたり 2 mg 増加します。 カルシウムの損失が骨粗鬆症のリスクを高めることは推測に難しくありません。 実際、尿中のカドミウム濃度が 1 μg/g を超える 50 歳以上の女性グループでは、骨粗鬆症のリスクが 0.5 μg/g 未満のグループよりも 43% 高くなります。 カドミウム含有量が 1 ～ 2 μg/g の場合、1 μg/g 未満の場合と比較して、血糖値上昇と 2 型糖尿病の発症のリスクはそれぞれ 1.48 と 1.24 になります。 そのうちの4分の1が高血圧に苦しんでいる韓国人を対象とした調査では、カドミウム含有量が高い人は低い人に比べてこの病気のリスクが1.5倍高いことが示された。 尿中のカドミウム濃度が 0.88 mcg/g 以上の女性の心臓発作のリスクは、0.43 mcg/g 未満の女性に比べて 1.8 倍高くなります。 尿中のカドミウム濃度が 0.22 μg/g 未満の男性と 0.48 μg/g を超える男性では、がんで死亡する確率は 4.3 倍異なります。 カドミウムが男性の生殖能力を低下させる疑いがあります。

一般に、サタルガ博士らの研究データから、加齢に伴う病気が 20 世紀を通じてはるかに「若年化」した原因はカドミウムによる環境汚染であることがわかります。 。

奇妙なデータもあります。 したがって、喫煙しないアメリカ人では尿中のカドミウム含有量と高血圧のリスクとの間に強い関係が観察されているが、喫煙者ではそのような関係は見られなかった。 一方、タバコ愛好家のカドミウム摂取量は明らかに多く、さらにアメリカ人の尿中のカドミウム含有量は一般に上記の韓国人の3分の1以上少ない。 老人性網膜変性のある喫煙者の尿中カドミウム濃度は1.18μg/gで、これは病気のない喫煙者や健康な非喫煙者に比べてほぼ2倍高かった。 しかし、この病気を発症した非喫煙者でもカドミウムの摂取量は健康な人と同程度であり、これは彼だけの問題ではないことを意味する。 このような矛盾したデータを見ると、尿中のカドミウム含有量の増加は原因ではなく、体内の何らかの全身的なプロセスの結果を反映しているのではないか、という疑問が生じます。 結局のところ、レビューで言及されている研究のほとんどではカドミウムの消費量は測定されておらず、その生産量のみが測定されています。

体内のカドミウムにどう対処するか？このテーマに関する科学的研究はほとんどなく、その原理はノースダコタ州の研究者の同じ研究で示されています。 カドミウムは必須元素ではないため、体内に吸収されるための特別なメカニズムはありません。カドミウムは、亜鉛、鉄、マンガン、カルシウムなどの二価イオンを形成する、同様の重金属に提供されるメカニズムを使用します。 これらの元素が不足すると、すぐにカドミウムの吸収が増加します。 たとえば、鉄欠乏により、タイ人女性のカドミウム濃度は 3 ～ 4 倍に増加します。 バングラデシュ人女性を対象とした研究でも同様のことが判明したが、亜鉛も関係していた。 このことから、体内の微量元素のバランスを正しく維持することがいかに重要であるかがわかります。

他にもアイデアはあります。 例えば、ブラジル人らは、実験用ラットにおいて、カフェインが血中と生殖器を含む組織の両方のカドミウム含有量を2倍以上大幅に減少させることを示した(「 生殖毒性学”、2013、35、137–143。 doi:10.1016/j.reprotox.2012.10.009)。 研究者らによると、カフェインはカドミウムと錯体を形成し、その吸収を妨げるとのこと。 結論はそれ自体が示唆しています。カフェインも含まれるコーヒーや紅茶を食事と一緒に飲む習慣は正しいということです。

カドミウムを多く含む食品は体に影響を与えないという矛盾が生じることがあります。 たとえば、牡蠣を飲む人を対象とした1986年の研究では、驚くべき結果が得られた。週に最大72個の牡蠣を摂取した場合、彼らはなんと1,750マイクログラムのカドミウムを摂取したが、これは尿にも毛髪にも現れなかった。 このカドミウムがどこに行ったのかは依然として謎のままだ。 この牡蠣に多く含まれていたセレンが何らかの形でカドミウムの吸収を妨げ、腸から他の食べられない物質が出てきたのではないかと考えられている。 しかし、2008年に一般規定の順守が回復した。12年以上毎週18個の牡蠣を食べた牡蠣養殖場の労働者の間では、尿中のカドミウム含有量が米国の平均と比べて2.5倍に増加し、最高で0になった。 、76mcg/g。

それとも、カドミウムが土壌や空気中に入らないようにするなど、体内に入る前に対処する方がよいのでしょうか。 リン酸肥料からカドミウムを除去することはほとんど不可能であり、カドミウムの消化率が低下した植物を育種するには時間と費用がかかり、タバコに関しては試みが行われているが、高蓄積植物で土壌を浄化することは可能である。カドミウム、これはナス科の植物です ナス、彼は食用の漏斗の果実、フランスの羊飼いの袋、または青みがかったまたは高山のヤルトカのマスタードです（ トラスピ・カエルレセンス）と中国のマンネングサ セダム・アルフレディ。 確かに、カドミウムが豊富なこれらの植物の部分をどうするかは明らかではありません。それらは明らかに堆肥や庭で得られる灰には適していません。 いわゆる固体バイオ燃料（わら、低木など）の工業的燃焼では、有害な金属を除去する機会があります。有害な金属を含む高温の煙の部分を低温のものから分離する必要があります。得られた灰は安全に畑に持ち帰ることができ、肥沃度を回復します。

しかし、最もきれいにしなければならないのは空気です。 最も過激な方法は、アメリカ、そして現在は欧州連合当局によって選択された、タバコ喫煙に対する妥協のない闘いである（「 環境衛生の観点”、2012、120、2、204–209。 土井:10.1289/ehp.1104020)。 結果は明らかです。アメリカ人の尿中の平均カドミウム含有量は、1988 年の 0.36 mcg/g から 2008 年の 0.26 mcg/g まで減少しました。 ヘビースモーカー（アメリカの基準で年間20箱以上）でも0.71から0.49に、非喫煙者では0.26から0.19に低下したことから、公共の場での禁煙により受動喫煙の影響が大幅に減少したと考えるべきである。 。 カドミウムの微量摂取の有害性に関する上記のデータを考慮すると、そのような禁止は最も簡単に実施でき、公衆衛生に非常に大きく貢献すると思われます。 非鉄冶金工場、ボイラーハウス、自動車からの排出ガスの要件を厳格化すると同時に、ゴムで「覆われた」車輪の下から有害な粉塵が飛散しないようにすることも価値があるだろう。

カドミウム

カドミウム-私; メートル。[緯度。 ギリシャ語由来のカドミウム。 カドメイア - 亜鉛鉱石]

1. 化学元素 (Cd) は、亜鉛鉱石 (原子力産業で使用される多くの可溶合金の一部) に含まれる銀白色の柔らかく展性のある金属です。

2. さまざまな色合いの人工黄色ペイント。

◁ カドミウム、th、th。 K合金。 K番目の黄色（染料）。

(緯度カドミウム)、周期系 II 族の化学元素。 名前はギリシャ語のカドメイア（亜鉛鉱石）に由来します。 青みがかった銀色の金属で、柔らかく可融性があります。 密度8.65g/cm3、 t pl 321.1℃。 鉛亜鉛鉱石および銅鉱石の処理中に採掘されます。 カドミウムメッキ、強力なバッテリー、原子力発電（原子炉の制御棒）で顔料を得るために使用されます。 低融点合金やその他の合金に含まれます。 カドミウムの硫化物、セレン化物、テルル化物は半導体材料です。 多くのカドミウム化合物は有毒です。

カドミウム（緯度カドミウム）、Cd（「カドミウム」と読む）、原子番号48、原子質量112.41の化学元素。
天然カドミウムは 8 つの安定同位体で構成されています: 106 Cd (1.22%)、108 Cd (0.88%)、110 Cd (12.39%)、111 Cd (12.75%)、112 Cd (24.07 %)、113 Cd (12.26%)、 114 Cd (28.85%) および 116 Cd (12.75%)。 元素周期系の IIB 族の第 5 周期に位置します。 外側の2つの電子層の構成 4 s 2 p 6 d 10 5s 2 。 酸化状態は +2 (価数 II) です。
原子の半径は 0.154 nm、Cd 2+ イオンの半径は 0.099 nm です。 連続イオン化エネルギー - 8.99、16.90、37.48 eV。 ポーリングによる電気陰性度 (cm。ポーリング・ライナス) 1,69.
発見の歴史
ドイツのF.ストロマイヤー教授が発見 (cm。ストロマイヤー・フリードリヒ) 1817年。酸化亜鉛の研究をするマクデブルクの薬剤師 (cm。亜鉛（元素）） ZnOにはヒ素が含まれている疑いがある (cm。砒素）。 F. ストロマイヤーは ZnO から茶褐色の酸化物を単離し、それを水素で還元した (cm。水素）そして、カドミウム（ギリシャ語のカドメイア（亜鉛鉱石）に由来）と呼ばれる銀白色の金属を受け取りました。
自然の中にいること
地殻中の含有量は1.35×10 -5 質量％、海洋および海洋の水中には0.00011 mg / lです。 いくつかの非常に希少な鉱物、例えば、グリーンックカイト GdS、オタバイト CdCO 3 、モンテポナイト CdO などが知られています。 カドミウムは多金属鉱石に蓄積します: 閃亜鉛鉱 (cm。閃亜鉛鉱)(0.01-5%)、方鉛鉱 (cm。ガリーナ)(0.02%)、黄銅鉱 (cm。黄銅鉱)(0.12%)、黄鉄鉱 (cm。パイライト)(0.02%)、ファーロア (cm。失敗鉱石)そしてベッド (cm。スタニン)(最大0.2%)。
レシート
カドミウムの主な発生源は、亜鉛製造の中間生成物、鉛および銅の精錬所からの粉塵です。 原料を濃硫酸で処理すると、CdSO 4 が溶液として得られます。 Cd は亜鉛末を使用して溶液から分離されます。
CdSO4 + Zn = ZnSO4 + Cd
得られた金属は、アルカリ層の下で再溶解することによって精製され、亜鉛と鉛の不純物が除去されます。 高純度カドミウムは、電解液の中間精製を伴う電気化学精製またはゾーンメルティングによって得られます。 (cm。ゾーンメルティング).
物理的及び化学的性質
カドミウムは、六角形の格子（ あ = 0,2979, と= 0.5618 nm)。 融点321.1℃、沸点766.5℃、密度8.65kg/dm3。 カドミウムの棒を曲げると、かすかな亀裂が聞こえます。これらは金属の微結晶が互いにこすれています。 一連の標準電位のうち、カドミウムの標準電極電位は -0.403 V です。 (cm。標準容量)水素の前に位置します (cm。水素）.
乾燥した雰囲気ではカドミウムは安定ですが、湿った雰囲気では徐々に CdO 酸化物の膜で覆われます。 融点を超えると、カドミウムは空気中で燃焼して褐色酸化物 CdO を形成します。
2Cd + O 2 \u003d 2CdO
カドミウムの蒸気は水蒸気と反応して水素を生成します。
Cd + H 2 O \u003d CdO + H 2
IIB 族に隣接する亜鉛と比較して、カドミウムは酸とよりゆっくりと反応します。
Сd + 2HCl \u003d CdCl 2 + H 2
反応は硝酸を使用すると最も容易に進行します。
3Cd + 8HNO 3 \u003d 3Cd (NO 3) 2 + 2NO - + 4H 2 O
カドミウムはアルカリとは反応しません。
反応では、穏やかな還元剤として作用します。たとえば、濃縮溶液では、硝酸アンモニウムを亜硝酸 NH 4 NO 2 に還元できます。
NH 4 NO 3 + Cd \u003d NH 4 NO 2 + CdO
カドミウムは、Cu (II) または Fe (III) 塩の溶液で酸化されます。
Cd + CuCl 2 \u003d Cu + CdCl 2;
2FeCl 3 + Cd \u003d 2FeCl 2 + CdCl 2
カドミウムは融点を超えるとハロゲンと反応します。 (cm。ハロゲン）ハロゲン化物の形成により:
Cd + Cl 2 \u003d CdCl 2
硫黄入り (cm。硫黄）他のカルコゲンはカルコゲニドを形成します。
Cd+S=CdS
カドミウムは、水素、窒素、炭素、ケイ素、ホウ素とは反応しません。 Cd 3 N 2 窒化物および CdH 2 水素化物は間接的に得られます。
水溶液中では、カドミウムイオン Cd 2+ がアクア錯体 2+ および 2+ を形成します。
水酸化カドミウム Cd (OH) 2 は、カドミウム塩の溶液にアルカリを加えることによって得られます。
СdSO 4 + 2NaOH \u003d Na 2 SO 4 + Cd (OH) 2 Ї
水酸化カドミウムは実際にはアルカリには溶解しませんが、非常に濃厚なアルカリ溶液中で長時間沸騰させると水酸化物錯体の形成が記録されました 2-。 したがって、両性 (cm。両性)酸化カドミウム CdO および水酸化カドミウム Cd(OH) 2 の特性は、対応する亜鉛化合物の特性よりもはるかに弱いです。
水酸化カドミウム Cd (OH) 2 は、錯体形成によりアンモニア NH 3 水溶液に容易に溶解します。
Cd(OH)2+6NH3\u003d(OH)2
応用
生産されたカドミウムの 40% は金属の防食コーティングに使用されます。 カドミウムの 20% は、バッテリー (通常の Weston セル) で使用されるカドミウム電極の製造に使用されます。 カドミウムの約20％は、無機着色剤、特殊はんだ、半導体材料、蛍光体の製造に使用されます。 10% カドミウム - 宝飾品および可溶合金、プラスチックの成分。
生理作用
カドミウムとその化合物の蒸気は有毒で、カドミウムは体内に蓄積する可能性があります。 飲料水中のカドミウムの MPC は 10 mg/m 3 です。 カドミウム塩による急性中毒の症状は、嘔吐とけいれんです。 可溶性カドミウム化合物は、血液中に吸収された後、中枢神経系、肝臓、腎臓に影響を与え、リンとカルシウムの代謝を妨害します。 慢性中毒は貧血や骨破壊を引き起こします。

百科事典. 2009 .

他の辞書で「カドミウム」が何であるかを見てください。

- (緯度カドミウム)。 錫に似た色をした可鍛性の金属。 ロシア語に含まれる外来語の辞典。 Chudinov A.N.、1910。カドミウム緯度。 カドミウム、カドメイア・ギア、カドミウム土から。 ブリキに似た金属。 外国人2万5000人の解説と…… ロシア語外来語辞典

カドミウム- カドミウム、カドミウム、化学。 要素、文字。 Cd、原子量 112.41、シリアル番号 48。ほとんどの亜鉛鉱石に少量含まれており、亜鉛採掘中の副産物として得られます。 も入手できますが…… 大きな医学百科事典

カドミウム- カドミウム (Cd) を参照。 これは、多くの工業企業、特に鉛亜鉛および電気めっきを使用する金属加工工場の支流水に含まれています。 リン酸肥料に含まれています。 硫酸は水に溶けるので…… 魚の病気: ハンドブック

カドミウム- (Cd) 銀白色の金属。 原子力工学や電気めっきに使用され、合金の一部であり、印刷版、はんだ、溶接電極の製造、半導体製造に使用されます。 コンポーネントです... ロシアの労働保護百科事典

- (カドミウム)、Cd、周期系 II 族の化学元素、原子番号 48、原子質量 112.41。 金属、mp 321.1 shC。 カドミウムは、金属への防食コーティングの塗布、電極の製造、顔料の取得などに使用されます。 現代の百科事典

- (記号 Cd)、周期表の第 2 族の銀白色の金属。 1817 年に初めて分離されました。グリーンックカイト (硫化物の形で) に含まれていますが、主に亜鉛と鉛の抽出の副産物として得られます。 簡単に鍛造できる… 科学技術事典

Cd (ギリシャ語のカドメイア亜鉛鉱石に由来 * a. カドミウム; n. カドミウム; f. カドミウム; i. カドミオ)、chem. 元素 II 族周期的。 メンデレーエフのシステム、at.s。 48、で。 m.112.41。 自然界には、106Cd (1.225%) 108Cd (0.875%) の 8 つの安定同位体があります。 地質百科事典

夫。 亜鉛鉱石に含まれる金属（化学原理または不分解元素の 1 つ）。 カドミウム、カドミウムに関するもの。 カドミウムを含むKアドミスティ。 ダールの解説辞典。 と。 ダル。 1863 1866 ... ダールの解説辞典

カドミウム- (カドミウム)、Cd、周期系 II 族の化学元素、原子番号 48、原子質量 112.41。 金属、融点321.1℃。 カドミウムは、金属への防食コーティングの塗布、電極の製造、顔料の取得などに使用されます。 図解百科事典

カドミウム- 化学。 元素、記号 Cd (緯度カドミウム)、at。 n. 48、で。 m.112.41; 銀白色の光沢のある柔らかい金属、密度 8650 kg/m3、溶融温度 = 320.9°C。 カドミウムは希少微量元素であり、有毒であり、通常は亜鉛とともに鉱石に含まれています。 偉大なポリテクニック百科事典

- (緯度カドミウム) カドミウム、周期系 II 族の化学元素、原子番号 48、原子質量 112.41。 名前はギリシャ語のカドメイア亜鉛鉱石に由来します。 青みがかった銀色の金属で、柔らかく可融性があります。 密度 8.65 g/cm³、… … 大百科事典