კადმიუმის ბროლის ბადე. კადმიუმი: ფაქტები და ფაქტები

კადმიუმი არის მეორე ჯგუფის მეორადი ქვეჯგუფის ელემენტი, დ.ი.მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის მეხუთე პერიოდი, ატომური ნომრით 48. იგი აღინიშნება სიმბოლოთი Cd (ლათ. Cadmium). რბილი, მოქნილი, მოქნილი გარდამავალი ლითონი მოვერცხლისფრო-თეთრი შეფერილობით.

კადმიუმის აღმოჩენის ისტორია

რაიონულ ექიმს როლოვს მკაცრი ტემპერამენტი ჰქონდა. ამრიგად, 1817 წელს მან ბრძანა გაყიდვიდან გამოეყვანა ყველა პრეპარატი, რომელიც შეიცავს თუთიის ოქსიდს, წარმოებული ჰერმანის შენებეკის ქარხანაში. პრეპარატების გარეგნობიდან გამომდინარე, მას ეჭვი გაუჩნდა, რომ თუთიის ოქსიდი შეიცავდა დარიშხანს! (თუთიის ოქსიდი კვლავ გამოიყენება კანის დაავადებების დროს; მისგან მზადდება მალამოები, ფხვნილები და ემულსიები.)

იმის დასამტკიცებლად, რომ ის მართალი იყო, მკაცრმა აუდიტორმა საეჭვო ოქსიდი გახსნა მჟავაში და წყალბადის სულფიდი გადაიტანა ამ ხსნარში: წარმოიქმნა ყვითელი ნალექი. დარიშხანის სულფიდები უბრალოდ ყვითელია!

ქარხნის მფლობელმა როლოვის გადაწყვეტილების გასაჩივრება დაიწყო. ის თავად იყო ქიმიკოსი და, პირადად გაანალიზა პროდუქტის ნიმუშები, მათში დარიშხანი ვერ აღმოაჩინა. მან ანალიზის შედეგები მოახსენა როლოვს და ამავე დროს ჰანოვერის შტატის ხელისუფლებას. ხელისუფლებამ, ბუნებრივია, მოითხოვა ნიმუშების გასაანალიზებლად გაგზავნა ერთ-ერთ ცნობილ ქიმიკოსთან. გადაწყდა, რომ როლოვსა და ჰერმანს შორის დავაში მოსამართლე უნდა ყოფილიყო პროფესორი ფრიდრიხ სტროჰმეიერი, რომელიც 1802 წლიდან ეკავა გეტინგენის უნივერსიტეტის ქიმიის განყოფილებას და ჰანოვერის ყველა აფთიაქის გენერალური ინსპექტორის თანამდებობას.

სტროჰმეიერს უგზავნიდა არა მხოლოდ თუთიის ოქსიდს, არამედ სხვა თუთიის პრეპარატებს ჰერმანის ქარხნიდან, მათ შორის ZnCO 3, საიდანაც მიიღეს ეს ოქსიდი. კალცინირებული თუთიის კარბონატის გამო, სტროჰმეიერმა მიიღო ოქსიდი, მაგრამ არა თეთრი, როგორც ეს უნდა ყოფილიყო, არამედ მოყვითალო. ქარხნის მფლობელმა შეღებვა რკინის მინარევით ახსნა, მაგრამ სტროჰმეიერი ამ განმარტებით არ დაკმაყოფილდა. თუთიის მეტი პრეპარატების შეძენის შემდეგ მან ჩაატარა მათი სრული ანალიზი და დიდი სირთულის გარეშე გამოყო ელემენტი, რომელმაც გამოიწვია გაყვითლება. ანალიზმა თქვა, რომ ეს არ იყო დარიშხანი (როგორც როლოვმა ამტკიცებდა), არამედ არც რკინას (როგორც ჰერმანი ამტკიცებდა).

ეს იყო ახალი, აქამდე უცნობი ლითონი, ქიმიური თვისებებით ძალიან ჰგავდა თუთიას. მხოლოდ მისი ჰიდროქსიდი, Zn(OH) 2-ისგან განსხვავებით, არ იყო ამფოტერული, მაგრამ ჰქონდა გამოხატული ძირითადი თვისებები.

თავისუფალ ფორმაში ახალი ელემენტი იყო თეთრი ლითონი, რბილი და არც თუ ისე ძლიერი, თავზე დაფარული ოქსიდის მოყავისფრო ფილმით. სტროჰმაიერმა ამ ლითონს კადმიუმი უწოდა, რაც აშკარად მიანიშნებს მის „თუთიის“ წარმოშობაზე: ბერძნული სიტყვა καδμεια დიდი ხანია გამოიყენებოდა თუთიის მადნებისა და თუთიის ოქსიდის აღსანიშნავად.

1818 წელს სტროჰმეიერმა გამოაქვეყნა დეტალური ინფორმაცია ახალი ქიმიური ელემენტის შესახებ და თითქმის მაშინვე დაიწყო მისი პრიორიტეტის ხელყოფა. პირველმა ისაუბრა იგივე როლოვმა, რომელიც ადრე თვლიდა, რომ ჰერმანის ქარხნის წამლები შეიცავდა დარიშხანს. მალევე სტროჰმეიერმა, სხვა გერმანელმა ქიმიკოსმა, კერსტენმა, აღმოაჩინა ახალი ელემენტი სილეზიურ თუთიის საბადოში და დაარქვა მას mellin (ლათინური mellinus - „ყვითელი, როგორც კომში“) წყალბადის სულფიდის მოქმედებით წარმოქმნილი ნალექის ფერის გამო. მაგრამ ეს იყო სტროჰმაიერის მიერ უკვე აღმოჩენილი კადმიუმი. მოგვიანებით ამ ელემენტს კიდევ ორი ​​სახელი შესთავაზეს: კლაპროტიუმი - ცნობილი ქიმიკოსის მარტინ კლაპროტის პატივსაცემად და ჯუნონიუმი - 1804 წელს აღმოჩენილი ასტეროიდის ჯუნოს შემდეგ. მაგრამ სახელი, რომელიც ელემენტს მისმა აღმომჩენმა მისცა, მაინც დამკვიდრდა. მართალია, XIX საუკუნის პირველი ნახევრის რუსულ ქიმიურ ლიტერატურაში. კადმიუმს ხშირად ეძახდნენ კადმიუმს.

დედამიწის ქერქში კადმიუმის საშუალო შემცველობა არის 130 მგ/ტ. კადმიუმი იშვიათი, კვალი ელემენტია: ის იზომორფული მინარევების სახით გვხვდება ბევრ მინერალში და ყოველთვის თუთიის მინერალებში. ცნობილია მხოლოდ 6 კადმიუმის მინერალი. კადმიუმის ძალიან იშვიათი მინერალებია გრინოკიტი CdS (77,8% Cd), ჰოულიტი (იგივე), ოტავიტი CdCO 3, მონტემპონიტი CdO (87,5% Cd), კადმოსელიტი CdSe (47% Cd), ქსანთოქროიტი CdS (H 2 O) x (77,2%). CD). კადმიუმის ძირითადი ნაწილი დისპერსიულია მინერალების დიდ რაოდენობაში (50-ზე მეტი), ძირითადად თუთიის, ტყვიის, სპილენძის, რკინის, მანგანუმის და ვერცხლისწყლის სულფიდებში.

მიუხედავად იმისა, რომ ცნობილია კადმიუმის დამოუკიდებელი მინერალები - გრინოკიტი(CdS), უპასუხებს(CdCO 3), მონტეპონიტი(CdO) და სელენიდი(CdSe), ისინი არ ქმნიან საკუთარ საბადოებს, მაგრამ არიან მინარევების სახით თუთიაში, ტყვიაში, სპილენძსა და პოლიმეტალურ მადნებში, რომლებიც წარმოადგენს კადმიუმის სამრეწველო წარმოების ძირითად წყაროს. მაქსიმალური კონცენტრაცია აღინიშნება თუთიის მინერალებში და პირველ რიგში სფალერიტში (5%-მდე). უმეტეს შემთხვევაში სფალერიტში კადმიუმის შემცველობა არ აღემატება 0,4 – 0,6%. სხვა სულფიდებში, მაგალითად, სტანიაში, კადმიუმის შემცველობაა 0,003 - 0,2%, გალენში 0,005 - 0,02%, ქალკოპირიტში 0,006 - 0,12%; კადმიუმი ჩვეულებრივ არ მოიპოვება ამ სულფიდებიდან.
კადმიუმი, სხვათა შორის, ჰაერში გარკვეული რაოდენობითაა. უცხოური მონაცემებით, კადმიუმის შემცველობა ჰაერში სოფლად არის 0,1-5,0 ნგ/მ3 (1 ნგ ან 1 ნანოგრამი = 10 -9 გრამი), 2 - 15 ნგ/მ3 - ქალაქებში და 15-დან 150 ნგ/მ. მ3 - სამრეწველო ადგილებში. ეს განპირობებულია, კერძოდ, იმით, რომ ბევრი ნახშირი შეიცავს კადმიუმს, როგორც მინარევებს და თბოელექტროსადგურებში წვისას ის ატმოსფეროში შედის. ამ შემთხვევაში მისი მნიშვნელოვანი ნაწილი მიწაზე წყდება. ასევე, მინერალური სასუქების გამოყენება ხელს უწყობს ნიადაგში კადმიუმის შემცველობის ზრდას, რადგან თითქმის ყველა მათგანი შეიცავს მცირე კადმიუმის მინარევებს.
კადმიუმი შეიძლება დაგროვდეს მცენარეებში (ძირითადად სოკოებში) და ცოცხალ ორგანიზმებში (განსაკუთრებით წყლის ორგანიზმებში) და შეიძლება „მიწოდებული იყოს“ ადამიანებისთვის კვებითი ჯაჭვის გასწვრივ. სიგარეტის კვამლში ბევრი კადმიუმია.

ბუნებრივ პირობებში კადმიუმი მიწისქვეშა წყლებში ხვდება ფერადი ლითონის მადნების გამორეცხვის შედეგად, აგრეთვე წყლის მცენარეებისა და მისი დაგროვების უნარიანი ორგანიზმების დაშლის შედეგად. ბოლო ათწლეულების განმავლობაში გავრცელდა ბუნებრივი წყლების კადმიუმის დაბინძურების ანთროპოგენური ფაქტორი. კადმიუმი წყალში არის გახსნილი სახით (კადმიუმის სულფატი, ქლორიდი, კადმიუმის ნიტრატი) და შეჩერებული სახით, როგორც ორგანო-მინერალური კომპლექსების ნაწილი. წყალში კადმიუმის შემცველობაზე მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს გარემოს pH (ტუტე გარემოში კადმიუმი ნალექი ჰიდროქსიდის სახით), აგრეთვე სორბციის პროცესები.

ერთადერთი მინერალი, რომელიც საინტერესოა კადმიუმის მისაღებად, არის გრინოკიტი, ე.წ. "კადმიუმის ბლენდი". იგი მოიპოვება ფეიერიტთან ერთად თუთიის მადნების დამუშავებისას. გადამუშავების დროს კადმიუმი კონცენტრირდება პროცესის ქვეპროდუქტებში, საიდანაც ხდება მისი აღდგენა. ამჟამად, წელიწადში 10³ ტონაზე მეტი კადმიუმი იწარმოება.

პოლიმეტალური მადნების დამუშავებისას ის, თუთიის ანალოგი, უცვლელად მთავრდება ძირითადად თუთიის კონცენტრატში. და კადმიუმი მცირდება კიდევ უფრო ადვილად, ვიდრე თუთია, და აქვს დაბალი დუღილის წერტილი (767 და 906 ° C, შესაბამისად). ამიტომ, დაახლოებით 800°C ტემპერატურაზე არ არის რთული თუთიისა და კადმიუმის გამოყოფა.

ვერცხლისფერი თეთრი რბილი მეტალი ექვსკუთხა გისოსით. თუ კადმიუმის ღეროს მოხრით, გესმით სუსტი ხრაშუნის ხმა - ეს არის ლითონის მიკროკრისტალები, რომლებიც ერთმანეთს ეხებიან (კალის ღეროც იბზარება).

კადმიუმი არის რბილი, ელასტიური და ადვილად დასამუშავებელი. ამან ასევე ხელი შეუწყო და დააჩქარა მისი გზა ბირთვული ტექნოლოგიებისკენ. კადმიუმის მაღალი სელექციურობა და მისი მგრძნობელობა სპეციალურად თერმული ნეიტრონების მიმართ ასევე სასარგებლო იყო ფიზიკოსებისთვის. ხოლო ძირითადი ოპერაციული მახასიათებლის - თერმული ნეიტრონის დაჭერის განივი კვეთის თვალსაზრისით - კადმიუმი ერთ-ერთ პირველ ადგილს იკავებს პერიოდული ცხრილის ყველა ელემენტს შორის - 2400 ბეღელი. (შეგახსენებთ, რომ დაჭერის ჯვარი არის ნეიტრონების „შთანთქმის“ უნარი, რომელიც იზომება ბეღლების ჩვეულებრივ ერთეულებში.)

ბუნებრივი კადმიუმი შედგება რვა იზოტოპისგან (მასური ნომრებით 106, 108, 110, 111, 112, 113, 114 და 116), ხოლო დაჭერის ჯვარი განყოფილება არის მახასიათებელი, რომელშიც ერთი ელემენტის იზოტოპები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს. კადმიუმის იზოტოპების ბუნებრივ ნარევში, მთავარი „ნეიტრონის შთამნთქმელი“ არის იზოტოპი მასის ნომრით 113. მისი ინდივიდუალური დაჭერის ჯვარი უზარმაზარია - 25 ათასი ბეღელი!

ნეიტრონის დამატებით კადმიუმ-113 იქცევა No48 ელემენტის ყველაზე გავრცელებულ (ბუნებრივი ნარევის 28,86%) იზოტოპად - კადმიუმ-114. თავად კადმიუმ-113-ის წილი მხოლოდ 12,26%-ია. სამწუხაროდ, კადმიუმის რვა იზოტოპის გამოყოფა ბევრად უფრო რთულია, ვიდრე ბორის ორი იზოტოპის გამოყოფა.

კადმიუმის ბროლის ბადე არის ექვსკუთხა, a = 2,97311 Å, c = 5,60694 Å (25 °C-ზე); ატომური რადიუსი 1,56 Å, იონური რადიუსი Cd 2+ 1,03 Å. სიმკვრივე 8,65 გ/სმ 3 (20 °C), დნობის წერტილი 320,9 °C, დუღილის წერტილი 767 °C, თერმული გაფართოების კოეფიციენტი 29,8·10 -6 (25 °C-ზე); თბოგამტარობა (0°C-ზე) 97,55 ვტ/(მ K) ან 0,233 კალ/(სმ წმ °C); სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე (25 °C-ზე) 225,02 ჯ/(კგ K) ან 0,055 კალ/(გ °C); ელექტრული წინაღობა (20 °C-ზე) 7.4·10 -8 ohm·m (7.4·10 -6 ohm·cm); ელექტრული წინააღმდეგობის ტემპერატურული კოეფიციენტი 4.3·10 -3 (0-100°C). ჭიმვის სიმტკიცე 64 MN/m2 (6.4 kgf/mm2), ფარდობითი დრეკადობა 20%, ბრინელის სიმტკიცე 160 MN/m2 (16 kgf/mm2).

კადმიუმი მდებარეობს თუთიასთან და ვერცხლისწყალთან ერთად პერიოდული ცხრილის იმავე ჯგუფში, იკავებს შუალედურ ადგილს მათ შორის, ამიტომ ამ ელემენტების ზოგიერთი ქიმიური თვისება მსგავსია. ამრიგად, ამ ელემენტების სულფიდები და ოქსიდები პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში. კადმიუმი არ ურთიერთქმედებს ნახშირბადთან, რაც ნიშნავს, რომ კადმიუმი არ წარმოქმნის კარბიდებს.

4d 10 5s 2 ატომის გარე ელექტრონული კონფიგურაციის შესაბამისად, ნაერთებში კადმიუმის ვალენტობა არის 2. ჰაერში კადმიუმი ქრება და დაფარულია CdO ოქსიდის თხელი ფენით, რომელიც იცავს ლითონს შემდგომი დაჟანგვისგან. ჰაერში ძლიერად გაცხელებისას კადმიუმი იწვება CdO ოქსიდში - კრისტალური ფხვნილი ღია ყავისფერიდან მუქ ყავისფერამდე, სიმკვრივე 8,15 გ/სმ 3; 700°C-ზე CdO ამაღლდება დნობის გარეშე. კადმიუმი პირდაპირ ერწყმის ჰალოგენებს; ეს ნაერთები უფეროა; CdCl 2, CdBr 2 და CdI 2 ძალიან ადვილად იხსნება წყალში (დაახლოებით 1 წილი უწყლო მარილი 1 წილ წყალში 20 ° C ტემპერატურაზე), CdF 2 ნაკლებად ხსნადია (1 ნაწილი 25 წილ წყალში). გოგირდთან ერთად კადმიუმი აყალიბებს ლიმნის-ყვითელ-ნარინჯისფერ-წითელ სულფიდს CdS-ს, წყალში უხსნად და განზავებულ მჟავებს. კადმიუმი ადვილად იხსნება აზოტის მჟავაში აზოტის ოქსიდების გამოყოფით და წარმოიქმნება ნიტრატი, რაც იძლევა ჰიდრატს Cd(NOa) 2 4H 2 O. მარილმჟავას და განზავებული გოგირდის მჟავებიდან კადმიუმი ნელ-ნელა გამოყოფს წყალბადს და როდესაც ხსნარი აორთქლდება, მათგან კრისტალიზდება ქლორიდის ჰიდრატები 2CdCl 2. 5H 2 O და სულფატი 3CdSO 4 ·8H 2 O. კადმიუმის მარილების ხსნარებს აქვთ მჟავე რეაქცია ჰიდროლიზის გამო; კაუსტიკური ტუტეები ნალექი მათგან თეთრი ჰიდროქსიდი Cd(OH) 2, უხსნადი ჭარბი რეაგენტი; თუმცა, Cd(OH) 2-ზე კონცენტრირებული ტუტე ხსნარების მოქმედებით, მიიღეს ჰიდროქსადმიატები, მაგალითად Na 2. Cd 2+ კატიონი ადვილად აყალიბებს კომპლექსურ იონებს ამიაკით 2+ და ციანიდით 2- და 4-. ცნობილია კადმიუმის მრავალი ძირითადი, ორმაგი და რთული მარილი. კადმიუმის ნაერთები შხამიანია; განსაკუთრებით საშიშია მისი ოქსიდის ორთქლის ინჰალაცია.

კადმიუმმა პოპულარობა მოიპოვა მე-20 საუკუნის 40-იან წლებში. სწორედ ამ დროს გადაიქცა კადმიუმი სტრატეგიულ მასალად - მისგან დაიწყო ბირთვული რეაქტორების კონტროლისა და გადაუდებელი ღეროების დამზადება.

თავდაპირველად, კადმიუმი აღმოჩნდა მთავარი „ღერო“ მასალა, პირველ რიგში იმიტომ, რომ ის კარგად შთანთქავს თერმულ ნეიტრონებს. ყველა რეაქტორი "ატომური ეპოქის" დასაწყისში (და პირველი მათგანი აშენდა ენრიკო ფერმის მიერ 1942 წელს) მუშაობდა თერმულ ნეიტრონებზე. მხოლოდ მრავალი წლის შემდეგ გაირკვა, რომ სწრაფი ნეიტრონული რეაქტორები უფრო პერსპექტიულია როგორც ენერგიისთვის, ასევე ბირთვული საწვავის - პლუტონიუმ-239-ის წარმოებისთვის. მაგრამ კადმიუმი უძლურია სწრაფი ნეიტრონების წინააღმდეგ, ის არ აჩერებს მათ.

თუმცა, კადმიუმის როლი რეაქტორის მშენებლობაში არ უნდა იყოს გადაჭარბებული, რადგან ამ ლითონის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები (სიმტკიცე, სიმტკიცე, სითბოს წინააღმდეგობა - მისი დნობის წერტილი მხოლოდ 321°C) სასურველს ტოვებს. კადმიუმი იყო პირველი ძირითადი მასალა. შემდეგ ბორმა და მისმა ნაერთებმა ცენტრალური ადგილი დაიკავეს. მაგრამ კადმიუმის მიღება უფრო ადვილია დიდი რაოდენობით.

შენადნობების წარმოება მოიხმარს მსოფლიო კადმიუმის წარმოების დაახლოებით მეათედს. კადმიუმის შენადნობები გამოიყენება ძირითადად ანტიფრიქციულ მასალად და სამაგრებად. ცნობილი შენადნობი შემადგენლობით 99% Cd და 1% Ni გამოიყენება საკისრების წარმოებისთვის, რომლებიც მუშაობენ საავტომობილო, საჰაერო და საზღვაო ძრავებში მაღალ ტემპერატურაზე. ვინაიდან კადმიუმი არ არის საკმარისად მდგრადი მჟავების მიმართ, მათ შორის ორგანული მჟავების, რომლებიც შეიცავს საპოხი მასალებს, კადმიუმზე დაფუძნებული ტარების შენადნობები ზოგჯერ დაფარულია ინდიუმით.

სპილენძის შენადნობი კადმიუმის მცირე დანამატებით შესაძლებელს ხდის ელექტროსატრანსპორტო ხაზებზე უფრო აცვიათ მდგრადი მავთულის დამზადებას. სპილენძი კადმიუმის დამატებით ელექტრული გამტარობით თითქმის არ განსხვავდება სუფთა სპილენძისგან, მაგრამ შესამჩნევად აღემატება სიმტკიცეს და სიმტკიცეს.

კადმიუმის შენადნობას ოქროთი აქვს მომწვანო ფერი. კადმიუმის შენადნობი ვოლფრამი, რენიუმი და 0,15% ურანი 235 - ცისფერი ფერის - ესპანელმა მეცნიერებმა მიიღეს 1998 წელს.

ყველამ იცის გალვანზირებული ლითონის ფურცელი, მაგრამ ყველამ არ იცის, რომ რკინის კოროზიისგან დასაცავად გამოიყენება არა მხოლოდ გალავანი, არამედ კადმიუმის დაფარვა. კადმიუმის საფარი ახლა გამოიყენება მხოლოდ ელექტროლიტური გზით; ციანიდის აბაზანები ყველაზე ხშირად გამოიყენება სამრეწველო პირობებში. ადრე კადმიუმს იყენებდნენ გამდნარ კადმიუმში რკინისა და სხვა ლითონების ჩაძირვისთვის.

კადმიუმის და თუთიის მსგავსი თვისებების მიუხედავად, კადმიუმის საფარს აქვს რამდენიმე უპირატესობა: ის უფრო მდგრადია კოროზიის მიმართ და უფრო ადვილია მისი თანაბარი და გლუვი გაკეთება. გარდა ამისა, კადმიუმი, თუთიისგან განსხვავებით, სტაბილურია ტუტე გარემოში. კადმიუმ-მოოქროვილი ლითონის ფურცელი საკმაოდ ფართოდ გამოიყენება, მისი წვდომა შეზღუდულია მხოლოდ საკვების კონტეინერების წარმოებით, რადგან კადმიუმი ტოქსიკურია. კადმიუმის საფარებს აქვს კიდევ ერთი საინტერესო თვისება: სოფლის ატმოსფეროში მათ აქვთ მნიშვნელოვნად მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა, ვიდრე სამრეწველო ტერიტორიების ატმოსფეროში. ასეთი საფარი განსაკუთრებით სწრაფად იშლება, თუ ჰაერში გოგირდის დიოქსიდის ან გოგირდის ანჰიდრიდების შემცველობა მაღალია.

კადმიუმის გამოყენების ყველაზე მნიშვნელოვანი სფეროა ქიმიური ენერგიის წყაროების წარმოება. კადმიუმის ელექტროდები გამოიყენება ბატარეებსა და აკუმულატორებში. ნიკელ-კადმიუმის ბატარეების ნეგატიური ფირფიტები დამზადებულია რკინის ბადეებით, კადმიუმის ღრუბლით, როგორც აქტიური აგენტი. დადებითი ფირფიტები დაფარულია ნიკელის ჰიდროქსიდით. ელექტროლიტი არის კალიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარი. მართვადი რაკეტებისთვის კომპაქტური ბატარეები ასევე მზადდება კადმიუმის და ნიკელის საფუძველზე, მხოლოდ ამ შემთხვევაში, არა რკინის, არამედ ნიკელის ბადეები დამონტაჟებულია როგორც ბაზა.

ნიკელ-კადმიუმის ტუტე ბატარეები უფრო საიმედოა, ვიდრე ტყვიის მჟავა ბატარეები. ეს დენის წყაროები გამოირჩევიან მაღალი ელექტრული მახასიათებლებით, სტაბილური მუშაობით და ხანგრძლივი მომსახურების ვადით. მათი დამუხტვა შესაძლებელია მხოლოდ ერთ საათში. თუმცა, ნიკელ-კადმიუმის ბატარეების დატენვა შეუძლებელია პირველად სრულად დაცლის გარეშე (ამ მხრივ ისინი ჩამორჩებიან ლითონის ჰიდრიდის ბატარეებს).

კადმიუმის დაახლოებით 20% გამოიყენება კადმიუმის ელექტროდების დასამზადებლად, რომლებიც გამოიყენება ბატარეებში (ნიკელ-კადმიუმი და ვერცხლის კადმიუმი), ჩვეულებრივი ვესტონის უჯრედები და სარეზერვო ბატარეები (ტყვიის-კადმიუმის უჯრედი, ვერცხლისწყალ-კადმიუმის უჯრედი და ა.შ.).

კადმიუმის დაახლოებით 20% გამოიყენება არაორგანული საღებავების (სულფიდები და სელენიდები, შერეული მარილები, მაგალითად, კადმიუმის სულფიდი - კადმიუმის ლიმონის) წარმოებისთვის.

• კადმიუმი ზოგჯერ გამოიყენება ექსპერიმენტულ მედიცინაში.

კადმიუმი გამოიყენება ჰომეოპათიური მედიცინაში.

• ბოლო წლებში კადმიუმის გამოყენება დაიწყო ახალი ანტისიმსივნური ნანომედიკამენტების შესაქმნელად. რუსეთში, 1950-იანი წლების დასაწყისში, ჩატარდა პირველი წარმატებული ექსპერიმენტები, რომლებიც დაკავშირებულია კადმიუმის ნაერთებზე დაფუძნებული სიმსივნის საწინააღმდეგო პრეპარატების შემუშავებასთან.

• კადმიუმის სულფიდი გამოიყენება 10-16% ეფექტურობით კირის მზის უჯრედების წარმოებისთვის და ასევე, როგორც ძალიან კარგი თერმოელექტრული მასალა.

• გამოიყენება როგორც ნახევარგამტარული მასალების და ფოსფორის კომპონენტი.

• ლითონის თბოგამტარობა აბსოლუტურ ნულთან ახლოს არის ყველაზე მაღალი ყველა ლითონს შორის, რის გამოც კადმიუმი ზოგჯერ გამოიყენება კრიოგენული ტექნოლოგიისთვის.

კადმიუმის გავლენა ადამიანის სხეულზე

კადმიუმი ერთ-ერთი ყველაზე ტოქსიკური მძიმე ლითონია და ამიტომ რუსული SanPiN მას კლასიფიცირდება როგორც საშიშროების კლასი 2.

კადმიუმის ნაერთები შხამიანია. განსაკუთრებით საშიში შემთხვევაა მისი ოქსიდის (CdO) ორთქლის ჩასუნთქვა. კადმიუმი არის კუმულაციური შხამი (შეიძლება დაგროვდეს ორგანიზმში). სასმელ წყალში კადმიუმის მაქსიმალური დასაშვები კონცენტრაციაა 0,001 მგ/დმ³

ხსნადი კადმიუმის ნაერთები სისხლში შეწოვის შემდეგ გავლენას ახდენს ცენტრალურ ნერვულ სისტემაზე, ღვიძლსა და თირკმელებზე და არღვევს ფოსფორ-კალციუმის ცვლას. ქრონიკული მოწამვლა იწვევს ანემიას და ძვლის განადგურებას.

კადმიუმი ჩვეულებრივ მცირე რაოდენობით არის ჯანმრთელი ადამიანის ორგანიზმში. კადმიუმი ადვილად გროვდება სწრაფად გამრავლებულ უჯრედებში (მაგალითად, სიმსივნურ ან რეპროდუქციულ უჯრედებში). ის აკავშირებს უჯრედების ციტოპლაზმურ და ბირთვულ მასალას და აზიანებს მათ. ის ცვლის მრავალი ჰორმონის და ფერმენტის აქტივობას. ეს გამოწვეულია სულფჰიდრილის (-SH) ჯგუფების შეკავშირების უნარით.

1968 წელს გამოქვეყნდა სტატია ცნობილ ჟურნალში სახელწოდებით „კადმიუმი და გული“. მასში ნათქვამია, რომ დოქტორმა კეროლმა, აშშ-ს ჯანდაცვის წარმომადგენელმა, აღმოაჩინა კავშირი ატმოსფეროში კადმიუმის დონესა და გულ-სისხლძარღვთა დაავადებებით გამოწვეული სიკვდილიანობის სიხშირეს შორის. თუ, ვთქვათ, A ქალაქში კადმიუმის შემცველობა ჰაერში უფრო მაღალია, ვიდრე B ქალაქში, მაშინ A ქალაქის გულის პაციენტები უფრო ადრე იღუპებიან, ვიდრე ქალაქ B-ში რომ ცხოვრობდნენ. კეროლმა ეს დასკვნა გააკეთა 28 ქალაქის მონაცემების გაანალიზების შემდეგ.

USEPA-ს, ჯანმო-ს და ჯანდაცვის კანადის მონაცემებით, ადამიანის ორგანიზმში კადმიუმის მთლიანი ყოველდღიური მიღება ყველა წყაროდან არის 10-50 მკგ. მთავარი და ყველაზე "სტაბილური" წყაროა საკვები - საშუალოდ 10-დან 30-40 მკგ კადმიუმამდე დღეში. ბოსტნეული, ხილი, ცხოველის ხორცი და თევზი ჩვეულებრივ შეიცავს 10-20 მკგ კადმიუმს 1 კგ წონაზე. თუმცა, არ არსებობს წესები გამონაკლისის გარეშე. კადმიუმით დაბინძურებულ ნიადაგზე მოყვანილი მარცვლეული კულტურები ან კადმიუმის შემცველი წყლით მორწყული შეიძლება შეიცავდეს კადმიუმის გაზრდილ რაოდენობას (25 მკგ/კგ-ზე მეტი).

მწეველები იღებენ კადმიუმის მნიშვნელოვან „მატებას“. ერთი სიგარეტი შეიცავს 1 მკგ (და ზოგჯერ მეტს - 2 მკგ-მდე) კადმიუმს. ასე რომ გაითვალისწინეთ: ადამიანი, რომელიც დღეში ერთ კოლოფ სიგარეტს ეწევა, თავის სხეულს ექვემდებარება დამატებით ზემოქმედებას მინიმუმ 20 მკგ კადმიუმზე, რომელიც, ცნობისთვის, ნახშირბადის ფილტრითაც კი არ ინარჩუნებს თავს.
აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ კადმიუმი უფრო ადვილად შეიწოვება ორგანიზმის მიერ ფილტვების მეშვეობით - 10-20%-მდე. იმათ. ერთი კოლოფ სიგარეტიდან შეიწოვება 2-4 მკგ კადმიუმი. კუჭ-ნაწლავის ტრაქტით შეყვანისას, მონელების პროცენტი არის მხოლოდ 4-7% (0,2 - 5 მკგ კადმიუმი დღეში აბსოლუტურ ციფრებში). ამრიგად, მწეველი ზრდის კადმიუმის "დატვირთვას" სხეულზე მინიმუმ 1,5-2-ჯერ, რაც სავსეა ჯანმრთელობის უარყოფითი შედეგებით.

კადმიუმის მსოფლიო ბაზარი

ყოველწლიურად დაახლოებით 20 ათასი ტონა კადმიუმი იწარმოება. მისი წარმოების მოცულობა დიდწილად დაკავშირებულია თუთიის წარმოების მასშტაბებთან.

დახვეწილი კადმიუმის მსოფლიო მარაგის დაახლოებით 82% მოდის ნიკელ-კადმიუმის ელექტრომომარაგებაზე, მაგრამ ევროპაში მათი წარმოების შეზღუდვის შემდეგ კადმიუმის მოხმარების მესამედი დაზარალდება. ევროპაში თუთიის წარმოების გაზრდისა და კადმიუმის მოხმარების შემცირების შედეგად შეიძლება იყოს ხელმისაწვდომი "უფასო" კადმიუმი, ყველაზე ხშირად მყარი ნარჩენების სახით, მაგრამ ნიკელ-კადმიუმის ბატარეების წარმოება იზრდება აზიაში, წარმოება გადადის აზიაში და შედეგად, აზიის რეგიონში კადმიუმზე მოთხოვნა იზრდება. ამ დროისთვის, ეს შეინარჩუნებს კადმიუმის გლობალურ მოხმარებას არსებულ დონეზე. 2007 წელს კადმიუმის ფასები, $4,18/კგ-დან დაწყებული, გაიზარდა $13/კგ-მდე, მაგრამ წლის ბოლოს ისინი შეადგენდნენ $7/კგ-ს.

2010 წელს სამხრეთ კორეის იანგ პუნგ კორპ. გაზარდა კადმიუმის წარმოება 75%-ით, წელიწადში 1400 ტონამდე და უახლოეს მომავალში გეგმავს ახალი სიმძლავრეების გაშვებას, განაცხადა კომპანიის წარმომადგენელმა.

მსოფლიოში წარმოებული კადმიუმის უმეტესი ნაწილი გამოიყენება ელექტრული საფარისთვის და შენადნობების დასამზადებლად. კადმიუმს, როგორც დამცავ საფარს, აქვს მნიშვნელოვანი უპირატესობები თუთიასა და ნიკელთან შედარებით, ვინაიდან ის უფრო კოროზიისადმი მდგრადია თხელ ფენაში; კადმიუმი მჭიდროდ არის მიბმული ლითონის პროდუქტის ზედაპირზე და არ ტოვებს მას დაზიანებისას.

ბოლო დრომდე, კადმიუმის საფარებს ჰქონდა "დაავადება", რომელიც დროდადრო იგრძნობოდა. ფაქტია, რომ როდესაც კადმიუმი ელექტროლიტურად გამოიყენება ფოლადის ნაწილზე, ელექტროლიტში შემავალი წყალბადი შეიძლება შეაღწიოს მეტალში. ეს ძალიან არასასურველი სტუმარი იწვევს მაღალი სიმტკიცის ფოლადებში საშიშ „დაავადებას“ - წყალბადის სიმყიფეს, რაც იწვევს ლითონის მოულოდნელ განადგურებას დატვირთვის ქვეშ. აღმოჩნდა, რომ, ერთის მხრივ, კადმიუმის მოპირკეთება საიმედოდ იცავდა ნაწილს კოროზიისგან, ხოლო მეორეს მხრივ, ქმნიდა ნაწილის ნაადრევი უკმარისობის საფრთხეს. სწორედ ამიტომ დიზაინერები ხშირად იძულებულნი იყვნენ უარი ეთქვათ კადმიუმის „მომსახურებაზე“.

სსრკ მეცნიერებათა აკადემიის ფიზიკური ქიმიის ინსტიტუტის მეცნიერებმა მოახერხეს კადმიუმის საფარის ამ "დაავადების" აღმოფხვრა. ტიტანი მოქმედებდა როგორც წამალი. აღმოჩნდა, რომ თუ კადმიუმის ფენაში მის ათას ატომზე მხოლოდ ერთი ტიტანის ატომია, ფოლადის ნაწილი დაცულია წყალბადის მყიფეობისგან, რადგან ტიტანი ამოიღებს მთელ წყალბადს ფოლადიდან საფარის პროცესში.

კადმიუმს იყენებენ აგრეთვე ინგლისელი კრიმინოლოგები: ამ ლითონის თხელი ფენით, რომელიც შეისხურება შესამოწმებელ ზედაპირზე, შესაძლებელია სწრაფად ამოიცნოთ მკაფიო თითის ანაბეჭდები.

კადმიუმი ასევე გამოიყენება კადმიუმ-ნიკელის ბატარეების წარმოებაში. მათში უარყოფითი ელექტროდის როლს ასრულებენ რკინის ბადეები სპონგური კადმიუმით, ხოლო დადებითი ფირფიტები დაფარულია ნიკელის ოქსიდით; ელექტროლიტი არის კალიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარი. ასეთი დენის წყაროები გამოირჩევიან მაღალი ელექტრული მახასიათებლებით, მაღალი საიმედოობით, ხანგრძლივი მომსახურების ვადით და მათ დატენვას მხოლოდ 15 წუთი სჭირდება.

კადმიუმის თვისებამ შეიწოვოს ნეიტრონები, გამოიწვია კადმიუმის გამოყენების სხვა სფერო - ბირთვულ ენერგიაში.

ისევე, როგორც მანქანას არ შეუძლია იმუშაოს მუხრუჭების გარეშე, რეაქტორი არ მუშაობს კონტროლის ღეროების გარეშე, რომლებიც ზრდის ან ამცირებს ნეიტრონების ნაკადს.

თითოეული რეაქტორი ასევე აღჭურვილია მასიური გადაუდებელი ღეროთი, რომელიც მოქმედებს, თუ საკონტროლო ღეროები რაიმე მიზეზით ვერ უმკლავდებიან თავიანთ მოვალეობებს.

კალიფორნიის ატომურ ელექტროსადგურზე სასწავლო შემთხვევა წარმოიშვა. გარკვეული დიზაინის პრობლემების გამო, საავარიო ღერო ქვაბში დროულად ვერ ჩაეფლო - ჯაჭვური რეაქცია გახდა უკონტროლო და მოხდა სერიოზული ავარია. მძვინვარე ნეიტრონების მქონე რეაქტორი უზარმაზარ საფრთხეს უქმნიდა მიმდებარე მოსახლეობას. ჩვენ სასწრაფოდ მოგვიწია ხალხის ევაკუაცია საფრთხის ზონიდან, სანამ ბირთვული „ცეცხლი“ ჩაქრებოდა. საბედნიეროდ, მსხვერპლი არ ყოფილა, მაგრამ დანაკარგები ძალიან დიდი იყო და რეაქტორი გარკვეული პერიოდის განმავლობაში მწყობრიდან გამოვიდა.

საკონტროლო და საავარიო ღეროების მასალის მთავარი მოთხოვნაა ნეიტრონების შთანთქმის უნარი, ხოლო კადმიუმი ამ დარგის ერთ-ერთი "ყველაზე დიდი სპეციალისტია". მხოლოდ ერთი გაფრთხილებით: თუ ვსაუბრობთ თერმულ ნეიტრონებზე, რომელთა ენერგია ძალიან დაბალია (იგი იზომება ელექტრონ ვოლტის მეასედებში). ატომური ეპოქის პირველ წლებში ბირთვული რეაქტორები მუშაობდნენ ზუსტად თერმულ ნეიტრონებზე და კადმიუმი დიდი ხნის განმავლობაში ითვლებოდა "პირველ ვიოლინოდ" ღეროს მასალებს შორის. თუმცა, მოგვიანებით მას მოუწია წამყვანი როლის დათმობა ბორსა და მის ნაერთებზე. მაგრამ კადმიუმისთვის, ბირთვული ფიზიკოსები პოულობენ საქმიანობის უფრო და უფრო ახალ სფეროებს: მაგალითად, ნეიტრონული სხივის გზაზე დამონტაჟებული კადმიუმის ფირფიტის გამოყენებით, ისინი სწავლობენ მის ენერგეტიკულ სპექტრს, ადგენენ რამდენად ერთგვაროვანია იგი, რა არის თერმული პროპორცია. ნეიტრონები მასში.

მეცნიერებისთვის განსაკუთრებით საინტერესო იყო MRT კრისტალის უწონადობის ზრდა, რომელიც წარმოადგენს კადმიუმის და ვერცხლისწყლის ტელურიდების მყარ ხსნარს. ეს ნახევარგამტარული მასალა შეუცვლელია თერმული გამოსახულების წარმოებისთვის - უაღრესად ზუსტი ინფრაწითელი მოწყობილობები, რომლებიც გამოიყენება მედიცინაში, გეოლოგიაში, ასტრონომიაში, ელექტრონიკაში, რადიოინჟინერიაში და მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ბევრ სხვა მნიშვნელოვან დარგში. ხმელეთის პირობებში ამ ნაერთის მოპოვება უკიდურესად რთულია: მისი კომპონენტები, სიმკვრივის დიდი განსხვავების გამო, იქცევიან ისე, როგორც ი. ერთგვაროვანი შენადნობისგან მიიღება ფენოვანი „ღვეზელი“. პაწაწინა MCT კრისტალის გულისთვის უნდა გაიზარდოს დიდი კრისტალი და მისგან ამოჭრა სასაზღვრო ფენის ყველაზე თხელი ფირფიტა, დანარჩენი კი იკარგება. სხვაგვარად არ შეიძლება იყოს: ბოლოს და ბოლოს, MCT კრისტალის სისუფთავე და ჰომოგენურობა შეფასებულია პროცენტის ასი მილიონით. გასაკვირი არ არის, რომ მსოფლიო ბაზარზე ამ კრისტალების ერთი გრამი "მხოლოდ" რვა ათასი დოლარი ღირს.

საუკეთესო ყვითელი საღებავი არის კადმიუმის და გოგირდის კომბინაცია. ამ საღებავის დასამზადებლად გამოიყენება დიდი რაოდენობით კადმიუმი.

დასკვნა

კადმიუმის მრავალმხრივ აქტივობას უარყოფითი მხარეებიც აქვს. რამდენიმე წლის წინ აშშ-ს ერთ-ერთმა ჯანდაცვის ოფიციალურმა წარმომადგენელმა აღმოაჩინა, რომ არსებობს პირდაპირი კავშირი გულ-სისხლძარღვთა დაავადებებით სიკვდილიანობასა და. კადმიუმის შემცველობა ატმოსფეროში. ეს დასკვნა ამერიკის 28 ქალაქის მაცხოვრებლების საფუძვლიანი გამოკითხვის შემდეგ გაკეთდა. ოთხ მათგანში - ჩიკაგოში, ნიუ-იორკში, ფილადელფიასა და ინდიანაპოლისში - ჰაერში კადმიუმის შემცველობა სხვა ქალაქებთან შედარებით მნიშვნელოვნად მაღალი იყო; აქ ასევე მაღალი იყო გულის დაავადებების გამო დაღუპულთა წილი.

სანამ ექიმები და ბიოლოგები ადგენენ მავნებელია თუ არა კადმიუმი და ეძებენ გზებს გარემოში მისი შემცველობის შესამცირებლად, ტექნოლოგიების წარმომადგენლები იღებენ ყველა ზომას მისი წარმოების გასაზრდელად. თუ გასული საუკუნის მთელი მეორე ნახევრის განმავლობაში მხოლოდ 160 ტონა კადმიუმი იყო მოპოვებული, მაშინ ჩვენი საუკუნის 20-იანი წლების ბოლოს მისი წლიური წარმოება კაპიტალისტურ ქვეყნებში უკვე დაახლოებით 700 ტონა იყო, ხოლო 50-იან წლებში 7000 ტონას მიაღწია (შემდეგ. ამ პერიოდის განმავლობაში, მას შემდეგ კადმიუმმა მიიღო სტრატეგიული მასალის სტატუსი, რომელიც განკუთვნილია ბირთვული რეაქტორის ღეროების წარმოებისთვის). ხოლო 21-ე საუკუნეში კადმიუმის გამოყენება მხოლოდ გაიზრდება, მისი შეუცვლელი თვისებების გამო.

ლიტერატურა

1) ძლიევი ი.ი. კადმიუმის მეტალურგია. მ.: მეტალურგიზდატი, 1962 წ.

2) კრესტოვნიკოვი ა.ნ. კადმიუმი. მ.: ცვეტმეტიზდატი, 1956 წ.

3) კრესტოვნიკოვი ა.ნ. კარეტნიკოვა V.P. იშვიათი ლითონები. მ.: ცვეტმეტიზდატი, 1966 წ.

4) ლებედევი ბ.ნ. კუზნეცოვა V.A. ფერადი ლითონები. მ.: ნაუკა, 1976 წ.

5) ლიუბჩენკო ვ.ა. ფერადი ლითონები. მ.: ნაუკა, 1963 წ.

6) მაქსიმოვა გ.ვ. კადმიუმი // არაორგანული ქიმიის ჟურნალი, No3, 1959, S-98.

7) პლაქსინი ი.ნ. იუხტანოვი დ.მ. ჰიდრომეტალურგია. მ.: მეტალურგიზდატი, 1949 წ.

8) პეისახოვი ი.ლ. ფერადი ლითონები. მ.: ნაუკა, 1950 წ.

9) გლაიდერი V.I. კადმიუმი, როგორც კოროზიის პრევენცია. მ.: ცვეტმეტიზდატი, 1952 წ.

სტატიის შინაარსი

კადმიუმი(კადმიუმი) Cd არის პერიოდული სისტემის II ჯგუფის ქიმიური ელემენტი. ატომური ნომერი 48, ფარდობითი ატომური მასა 112,41. ბუნებრივი კადმიუმი შედგება რვა სტაბილური იზოტოპისგან: 106 Cd (1,22%), 108 Cd (0,88%), 110 Cd (12,39%), 111 Cd (12,75%), 112 Cd (24,07%), 113 Cd (12%). 114 Cd (28.85%) და 116 Cd (7.58%). ჟანგვის მდგომარეობა +2, იშვიათად +1.

კადმიუმი აღმოაჩინა 1817 წელს გერმანელმა ქიმიკოსმა ფრიდრიხ სტრომეიერ ფრიდრიხმა (1776–1835).

Shenebec-ის ერთ-ერთი ქარხნის მიერ წარმოებული თუთიის ოქსიდის შემოწმებისას გაჩნდა ეჭვი, რომ იგი შეიცავდა დარიშხანის ნარევს. როდესაც პრეპარატი მჟავაში იხსნება და წყალბადის სულფიდი გადადის ხსნარში, წარმოიქმნება დარიშხანის სულფიდების მსგავსი ყვითელი ნალექი, მაგრამ უფრო საფუძვლიანმა შემოწმებამ აჩვენა, რომ ეს ელემენტი არ იყო. საბოლოო დასკვნისთვის, საეჭვო თუთიის ოქსიდის და თუთიის სხვა პრეპარატების (მათ შორის თუთიის კარბონატის) ნიმუში იმავე ქარხნიდან გაეგზავნა ფრიდრიხ სტროჰმეიერს, რომელიც 1802 წლიდან ეკავა ქიმიის კათედრა გეტინგენის უნივერსიტეტში და გენერალური ინსპექტორის თანამდებობა. ჰანოვერის აფთიაქები.

კალცინირებული თუთიის კარბონატის გამო, სტროჰმეიერმა მიიღო ოქსიდი, მაგრამ არა თეთრი, როგორც ეს უნდა ყოფილიყო, არამედ მოყვითალო. მან ჩათვალა, რომ ფერი რკინის შერევით იყო გამოწვეული, მაგრამ აღმოჩნდა, რომ რკინა არ იყო. სტროჰმეიერმა მთლიანად გააანალიზა თუთიის პრეპარატები და აღმოაჩინა, რომ ყვითელი ფერი ახალი ელემენტის გამო გაჩნდა. მას ეწოდა თუთიის საბადო, რომელშიც ის იყო ნაპოვნი: ბერძნული სიტყვა kadmeia, "კადმიუმის დედამიწა" არის სმიტსონიტის ZnCO 3-ის უძველესი სახელი. ეს სიტყვა, ლეგენდის თანახმად, მომდინარეობს ფინიკიელი კადმუსის სახელიდან, რომელმაც, სავარაუდოდ, პირველმა აღმოაჩინა თუთიის ქვა და შეამჩნია მისი უნარი სპილენძს (მადანზე დნობისას) ოქროს ფერი მისცეს. იგივე სახელი ეწოდა ძველი ბერძნული მითოლოგიის გმირს: ერთი ლეგენდის თანახმად, კადმუსმა რთულ დუელში დაამარცხა დრაკონი და მის მიწებზე ააგო კადმეას ციხე, რომლის ირგვლივ შემდეგ გაიზარდა შვიდკარიანი ქალაქი თებე.

კადმიუმის გავრცელება ბუნებაში და მისი სამრეწველო მოპოვება.

კადმიუმის შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს 1,6·10–5%. სიუხვით ახლოს არის ანტიმონთან (2·10–5%) და ორჯერ უფრო გავრცელებული ვიდრე ვერცხლისწყალი (8,10–6%). კადმიუმი ხასიათდება მიგრაციით ცხელ მიწისქვეშა წყლებში თუთიასთან და სხვა ქიმიურ ელემენტებთან ერთად, რომლებიც მიდრეკილია ბუნებრივი სულფიდების წარმოქმნისკენ. კონცენტრირდება ჰიდროთერმულ ნალექებში. ვულკანური ქანები შეიცავს 0,2 მგ-მდე კადმიუმს კგ-ზე, დანალექ ქანებს შორის კადმიუმით ყველაზე მდიდარია თიხები - 0,3 მგ/კგ-მდე, ნაკლებად კი კირქვები და ქვიშაქვები (დაახლოებით 0,03 მგ/კგ). ნიადაგში კადმიუმის საშუალო შემცველობაა 0,06 მგ/კგ.

კადმიუმს აქვს საკუთარი მინერალები - გრინოკიტი CdS, ოტავიტი CdCO 3, მონტეპონიტი CdO. თუმცა, ისინი არ ქმნიან საკუთარ დეპოზიტებს. კადმიუმის ერთადერთი სამრეწველო მნიშვნელოვანი წყაროა თუთიის მადნები, სადაც ის გვხვდება 0,01-5% კონცენტრაციებში. კადმიუმი ასევე გროვდება გალენში (0,02%-მდე), ქალკოპირიტში (0,12%-მდე), პირიტში (0,02%-მდე), სტანიტში (0,2%-მდე). კადმიუმის მთლიანი მსოფლიო რესურსები შეფასებულია 20 მილიონ ტონაზე, სამრეწველო - 600 ათას ტონაზე.

მარტივი ნივთიერების მახასიათებლები და მეტალის კადმიუმის სამრეწველო წარმოება.

კადმიუმი არის ვერცხლისფერი მყარი, სუფთა ზედაპირზე მოლურჯო ბზინვარებით, რბილი, ელასტიური, ელასტიური ლითონი, ადვილად ხვეული ფურცლებად და ადვილად გასაპრიალებელი. კალის მსგავსად, კადმიუმის ჩხირები მოღუნვისას ბზარის ხმას გამოსცემს. ის დნება 321,1°C-ზე, დუღს 766,5°C-ზე, სიმკვრივეა 8,65გ/სმ 3, რაც საშუალებას იძლევა მისი კლასიფიკაცია მძიმე ლითონად.

კადმიუმი მდგრადია მშრალ ჰაერში. ნოტიო ჰაერში ის სწრაფად ქრება და გაცხელებისას ადვილად ურთიერთქმედებს ჟანგბადთან, გოგირდთან, ფოსფორთან და ჰალოგენებთან. კადმიუმი არ რეაგირებს წყალბადთან, აზოტთან, ნახშირბადთან, სილიციუმთან და ბორთან.

კადმიუმის ორთქლი ურთიერთქმედებს წყლის ორთქლთან წყალბადის გამოყოფით. მჟავები ხსნიან კადმიუმს ამ ლითონის მარილების წარმოქმნით. კადმიუმი ამცირებს ამონიუმის ნიტრატს კონცენტრირებულ ხსნარებში ამონიუმის ნიტრიტამდე. იგი იჟანგება წყალხსნარში გარკვეული ლითონების კათიონებით, როგორიცაა სპილენძი(II) და რკინა(III). თუთიისგან განსხვავებით, კადმიუმი არ ურთიერთქმედებს ტუტე ხსნარებთან.

კადმიუმის ძირითადი წყაროა თუთიის წარმოების შუალედური პროდუქტები. თუთიის მტვრის მოქმედებით თუთიის სულფატის ხსნარების გაწმენდის შემდეგ მიღებული ლითონის ნალექები შეიცავს 2–12% კადმიუმს. თუთიის დისტილაციური წარმოების დროს წარმოქმნილი ფრაქციები შეიცავს 0,7–1,1% კადმიუმს, ხოლო თუთიის რექტიფიკაციის გაწმენდის დროს მიღებული ფრაქციები შეიცავს 40%-მდე კადმიუმს. კადმიუმი ასევე მოიპოვება ტყვიისა და სპილენძის დნობის მტვრისგან (ის შეიძლება შეიცავდეს 5% და 0,5% კადმიუმს შესაბამისად). ჩვეულებრივ, მტვერს ამუშავებენ კონცენტრირებული გოგირდის მჟავით და შემდეგ კადმიუმის სულფატს რეცხავენ წყლით.

კადმიუმის ღრუბელი კადმიუმის სულფატის ხსნარებიდან ილექება თუთიის მტვრის მოქმედებით, შემდეგ იხსნება გოგირდის მჟავაში და ხსნარი იწმინდება მინარევებისაგან თუთიის ოქსიდის ან ნატრიუმის კარბონატის მოქმედებით, აგრეთვე იონგაცვლის მეთოდებით. ლითონის კადმიუმი იზოლირებულია ელექტროლიზით ალუმინის კათოდებზე ან თუთიით შემცირებით.

თუთიისა და ტყვიის მოსაშორებლად, კადმიუმის ლითონს დნება ტუტე ფენის ქვეშ. დნობას ამუშავებენ ალუმინით ნიკელის მოსაშორებლად და ამონიუმის ქლორიდით ტალიუმის მოსაშორებლად. დამატებითი გამწმენდი მეთოდების გამოყენებით შესაძლებელია კადმიუმის მიღება 10-5% მინარევის შემცველობით წონით.

ყოველწლიურად დაახლოებით 20 ათასი ტონა კადმიუმი იწარმოება. მისი წარმოების მოცულობა დიდწილად დაკავშირებულია თუთიის წარმოების მასშტაბებთან.

კადმიუმის გამოყენების ყველაზე მნიშვნელოვანი სფეროა ქიმიური ენერგიის წყაროების წარმოება. კადმიუმის ელექტროდები გამოიყენება ბატარეებსა და აკუმულატორებში. ნიკელ-კადმიუმის ბატარეების ნეგატიური ფირფიტები დამზადებულია რკინის ბადეებით, კადმიუმის ღრუბლით, როგორც აქტიური აგენტი. დადებითი ფირფიტები დაფარულია ნიკელის ჰიდროქსიდით. ელექტროლიტი არის კალიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარი. მართვადი რაკეტებისთვის კომპაქტური ბატარეები ასევე მზადდება კადმიუმის და ნიკელის საფუძველზე, მხოლოდ ამ შემთხვევაში, არა რკინის, არამედ ნიკელის ბადეები დამონტაჟებულია როგორც ბაზა.

ნიკელ-კადმიუმის ტუტე ბატარეაში მიმდინარე პროცესები შეიძლება აღწერილი იყოს საერთო განტოლებით:

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

ნიკელ-კადმიუმის ტუტე ბატარეები უფრო საიმედოა, ვიდრე ტყვიის მჟავა ბატარეები. ეს დენის წყაროები გამოირჩევიან მაღალი ელექტრული მახასიათებლებით, სტაბილური მუშაობით და ხანგრძლივი მომსახურების ვადით. მათი დამუხტვა შესაძლებელია მხოლოდ ერთ საათში. თუმცა, ნიკელ-კადმიუმის ბატარეების დატენვა შეუძლებელია პირველად სრულად დაცლის გარეშე (ამ მხრივ ისინი ჩამორჩებიან ლითონის ჰიდრიდის ბატარეებს).

კადმიუმი ფართოდ გამოიყენება ლითონებზე ანტიკოროზიული საფარის გამოსაყენებლად, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ისინი კონტაქტშია ზღვის წყალთან. გემების, თვითმფრინავების, აგრეთვე სხვადასხვა პროდუქტების ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილები, რომლებიც განკუთვნილია ტროპიკულ კლიმატში ოპერირების მიზნით, კადმიუმიანია. ადრე რკინა და სხვა ლითონები კადმიუმით იყო დაფარული პროდუქტების დნობის კადმიუმში ჩაძირვით; ახლა კადმიუმის საფარი გამოიყენება ელექტროლიტურად.

კადმიუმის საფარებს აქვს გარკვეული უპირატესობები თუთიის საფარებთან შედარებით: ისინი უფრო მდგრადია კოროზიის მიმართ და უფრო ადვილად კეთდება თანაბარი და გლუვი. ასეთი საფარის მაღალი გამტარიანობა უზრუნველყოფს ხრახნიანი კავშირების სიმჭიდროვეს. გარდა ამისა, კადმიუმი, თუთიისგან განსხვავებით, სტაბილურია ტუტე გარემოში.

თუმცა, კადმიუმს აქვს თავისი პრობლემები. როდესაც კადმიუმი ელექტროლიტურად გამოიყენება ფოლადის ნაწილზე, ელექტროლიტში შემავალი წყალბადი შეიძლება შეაღწიოს მეტალში. ეს იწვევს ეგრეთ წოდებულ წყალბადის მტვრევადობას მაღალი სიმტკიცის ფოლადებში, რაც იწვევს ლითონის მოულოდნელ უკმარისობას დატვირთვის ქვეშ. ამ ფენომენის თავიდან ასაცილებლად, ტიტანის დანამატი შეჰყავთ კადმიუმის საფარებში.

გარდა ამისა, კადმიუმი ტოქსიკურია. ამიტომ, მიუხედავად იმისა, რომ კადმიუმის კალის საკმაოდ ფართოდ გამოიყენება, აკრძალულია მისი გამოყენება სამზარეულოს ჭურჭლისა და საკვების კონტეინერების დასამზადებლად.

მსოფლიოში კადმიუმის წარმოების დაახლოებით მეათედი იხარჯება შენადნობების წარმოებაზე. კადმიუმის შენადნობები გამოიყენება ძირითადად ანტიფრიქციულ მასალად და სამაგრებად. შენადნობი, რომელიც შეიცავს 99% კადმიუმს და 1% ნიკელს, გამოიყენება საკისრების წარმოებისთვის, რომლებიც მუშაობენ ავტომობილების, თვითმფრინავების და საზღვაო ძრავებში მაღალ ტემპერატურაზე. ვინაიდან კადმიუმი არ არის საკმარისად მდგრადი მჟავების მიმართ, მათ შორის ორგანული მჟავების, რომლებიც შეიცავს საპოხი მასალებს, კადმიუმზე დაფუძნებული ტარების შენადნობები ზოგჯერ დაფარულია ინდიუმით.

სპილენძის შენადნობი კადმიუმის მცირე დანამატებით შესაძლებელს ხდის ელექტროსატრანსპორტო ხაზებზე მავთულხლართებს უფრო აცვიათ. სპილენძი კადმიუმის დამატებით ელექტრული გამტარობით თითქმის არ განსხვავდება სუფთა სპილენძისგან, მაგრამ შესამჩნევად აღემატება სიმტკიცეს და სიმტკიცეს.

კადმიუმი შედის ვუდის ლითონში, დაბალი დნობის შენადნობი, რომელიც შეიცავს 50% ბისმუტს, 25% ტყვიას, 12,5% კალის, 12,5% კადმიუმს. ხის შენადნობი შეიძლება დნება მდუღარე წყალში. საინტერესოა, რომ პირველი ასოები ვუდის შენადნობის კომპონენტები ქმნიან აბრევიატურა VOSK-ს. ის გამოიგონა 1860 წელს არც თუ ისე ცნობილმა ინგლისელმა ინჟინერმა ბ.ვუდმა. ამ გამოგონებას ხშირად შეცდომით მიაწერენ მის სახელს - ცნობილ ამერიკელ ფიზიკოსს რობერტ უილიამს ვუდს, რომელიც დაიბადა მხოლოდ რვა წლის განმავლობაში. მოგვიანებით დაბალი დნობის კადმიუმის შენადნობები გამოიყენება როგორც მასალა თხელი და რთული ჩამოსხმის წარმოებისთვის, ხანძარსაწინააღმდეგო ავტომატურ სისტემებში, შუშის ლითონზე შედუღებისთვის.კადმიუმის შემცველი შედუღება საკმაოდ მდგრადია ტემპერატურის რყევების მიმართ.

კადმიუმზე მოთხოვნის მკვეთრი ზრდა დაიწყო 1940-იან წლებში და დაკავშირებული იყო კადმიუმის გამოყენებასთან ბირთვულ ინდუსტრიაში - გაირკვა, რომ ის შთანთქავს ნეიტრონებს და მისგან დაიწყო ბირთვული რეაქტორების კონტროლი და გადაუდებელი ღეროების დამზადება. კადმიუმის უნარი შთანთქას მკაცრად განსაზღვრული ენერგიების ნეიტრონები გამოიყენება ნეიტრონული სხივების ენერგეტიკული სპექტრების შესწავლისას.

კადმიუმის ნაერთები.

კადმიუმი აყალიბებს ორობით ნაერთებს, მარილებს და მრავალრიცხოვან კომპლექსურ, მათ შორის ორგანულ, მეტალურ ნაერთებს. ხსნარებში დაკავშირებულია მრავალი მარილის მოლეკულები, კერძოდ, ჰალოიდები. ხსნარებს აქვთ ოდნავ მჟავე გარემო ჰიდროლიზის გამო. ტუტე ხსნარებთან ზემოქმედებისას, pH 7-8-დან დაწყებული, ძირითადი მარილები გროვდება.

კადმიუმის ოქსიდი CdO მიიღება მარტივი ნივთიერებების რეაქციით ან კადმიუმის ჰიდროქსიდის ან კარბონატის კალცინით. „თერმული ისტორიის“ მიხედვით ის შეიძლება იყოს მომწვანო-ყვითელი, ყავისფერი, წითელი ან თითქმის შავი. ეს ნაწილობრივ განპირობებულია ნაწილაკების ზომით, მაგრამ მეტწილად გისოსების დეფექტების შედეგია. 900°C-ზე მაღლა კადმიუმის ოქსიდი აქროლადია და 1570°C-ზე ის მთლიანად ამაღლდება. მას აქვს ნახევარგამტარული თვისებები.

კადმიუმის ოქსიდი ადვილად ხსნადია მჟავებში და ცუდად ხსნადი ტუტეებში, ადვილად მცირდება წყალბადით (900°C-ზე), ნახშირბადის მონოქსიდით (350°C-ზე ზემოთ) და ნახშირბადით (500°C-ზე ზემოთ).

კადმიუმის ოქსიდი გამოიყენება ელექტროდის მასალად. იგი შედის საპოხი ზეთებში და სერიებში სპეციალური სათვალეების წარმოებისთვის. კადმიუმის ოქსიდი ახდენს ჰიდროგენიზაციისა და დეჰიდროგენაციის რამდენიმე რეაქციის კატალიზებას.

კადმიუმის ჰიდროქსიდი Cd(OH) 2 ილექება როგორც თეთრი ნალექი კადმიუმის(II) მარილების წყალხსნარებიდან ტუტეს დამატებისას. როდესაც ექვემდებარება ძალიან კონცენტრირებულ ტუტე ხსნარებს, ის იქცევა ჰიდროქსადმატებად, როგორიცაა Na 2. კადმიუმის ჰიდროქსიდი რეაგირებს ამიაკთან ხსნადი კომპლექსების წარმოქმნით:

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

გარდა ამისა, კადმიუმის ჰიდროქსიდი გადადის ხსნარში ტუტე ელემენტების ციანიდების გავლენის ქვეშ. 170°C-ზე მაღლა იშლება კადმიუმის ოქსიდად. კადმიუმის ჰიდროქსიდის ურთიერთქმედება წყალბადის ზეჟანგთან წყალხსნარში იწვევს სხვადასხვა კომპოზიციის პეროქსიდების წარმოქმნას.

კადმიუმის ჰიდროქსიდი გამოიყენება კადმიუმის სხვა ნაერთების მისაღებად, ასევე, როგორც ანალიზური რეაგენტი. ეს არის კადმიუმის ელექტროდების ნაწილი მიმდინარე წყაროებში. გარდა ამისა, კადმიუმის ჰიდროქსიდი გამოიყენება დეკორატიულ სათვალეებში და მინანქრებში.

კადმიუმის ფტორიდი CdF 2 ოდნავ ხსნადია წყალში (წონის 4.06% 20°C ტემპერატურაზე), უხსნადი ეთანოლში. მისი მიღება შესაძლებელია ლითონზე ფტორის ან კადმიუმის კარბონატზე წყალბადის ფტორის მოქმედებით.

ოპტიკურ მასალად გამოიყენება კადმიუმის ფტორიდი. ეს არის ზოგიერთი შუშის და ფოსფორის კომპონენტი, ასევე მყარი ელექტროლიტები ქიმიური დენის წყაროებში.

კადმიუმის ქლორიდი CdCl 2 ძალიან ხსნადია წყალში (53.2% წონით 20°C ტემპერატურაზე). მისი კოვალენტური ბუნება განაპირობებს მის შედარებით დაბალ დნობის წერტილს (568,5°C), აგრეთვე მის ხსნადობას ეთანოლში (1,5% 25°C-ზე).

კადმიუმის ქლორიდი მიიღება კადმიუმის რეაქციით კონცენტრირებულ მარილმჟავასთან ან ლითონის ქლორირებით 500°C ტემპერატურაზე.

კადმიუმის ქლორიდი არის ელექტროლიტების კომპონენტი კადმიუმის გალვანურ უჯრედებში და სორბენტები გაზის ქრომატოგრაფიაში. ეს არის ფოტოგრაფიის ზოგიერთი ხსნარის ნაწილი, ორგანული სინთეზის კატალიზატორები და ნახევარგამტარული კრისტალების მზარდი ნაკადები. იგი გამოიყენება როგორც საღებარი ქსოვილების შეღებვისა და ბეჭდვისას. ორგანოკადმიუმის ნაერთები მიიღება კადმიუმის ქლორიდისგან.

კადმიუმის ბრომიდი CdBr 2 ქმნის ქერცლიან კრისტალებს მარგალიტისებრი ბზინვარებით. ის ძალიან ჰიგიროსკოპიულია, ძალიან ხსნადი წყალში (52,9% წონით 25°C-ზე), მეთანოლში (13,9% წონით 20°C-ზე), ეთანოლში (23,3% წონით 20°C-ზე).

კადმიუმის ბრომიდი მიიღება ლითონის ბრომით ან კადმიუმის კარბონატზე წყალბადის ბრომიდის მოქმედებით.

კადმიუმის ბრომიდი ემსახურება როგორც კატალიზატორი ორგანულ სინთეზში, არის ფოტოგრაფიული ემულსიების სტაბილიზატორი და ვიბრაციული კომპოზიციების კომპონენტი ფოტოგრაფიაში.

კადმიუმის იოდიდი CdI 2 ქმნის მბზინავ ფოთლის ფორმის კრისტალებს, მათ აქვთ ფენიანი (ორგანზომილებიანი) კრისტალური სტრუქტურა. ცნობილია კადმიუმის იოდიდის 200-მდე პოლიტიპი, რომლებიც განსხვავდება ფენების თანმიმდევრობით ექვსკუთხა და კუბური შეფუთვით.

სხვა ჰალოგენებისგან განსხვავებით, კადმიუმის იოდიდი არ არის ჰიგიროსკოპიული. წყალში ძალიან ხსნადია (წონის 46,4% 25°C-ზე). კადმიუმის იოდიდი მიიღება ლითონის იოდირებით გაცხელებით ან წყლის თანდასწრებით, აგრეთვე წყალბადის იოდიდის მოქმედებით კადმიუმის კარბონატზე ან ოქსიდზე.

კადმიუმის იოდიდი ემსახურება როგორც კატალიზატორი ორგანულ სინთეზში. ეს არის პიროტექნიკური კომპოზიციების და საპოხი მასალების კომპონენტი.

კადმიუმის სულფიდი CdS იყო ალბათ ამ ელემენტის პირველი ნაერთი, რომლითაც ინდუსტრია დაინტერესდა. ის აყალიბებს ლიმონისფერ-ყვითელ-ნარინჯისფერ-წითელ კრისტალებს. კადმიუმის სულფიდს აქვს ნახევარგამტარი თვისებები.

ეს ნაერთი პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში. ის ასევე მდგრადია ტუტე ხსნარებისა და მჟავების უმეტესობის მიმართ.

კადმიუმის სულფიდი მიიღება კადმიუმის და გოგირდის ორთქლის ურთიერთქმედებით, წყალბადის სულფიდის ან ნატრიუმის სულფიდის გავლენის ქვეშ ხსნარებიდან ნალექით და კადმიუმისა და გოგირდორგანული ნაერთების რეაქციით.

კადმიუმის სულფიდი არის მნიშვნელოვანი მინერალური საღებავი, რომელსაც ადრე უწოდებდნენ კადმიუმის ყვითელს.

ფერწერის ბიზნესში კადმიუმის ყვითელი მოგვიანებით უფრო ფართოდ გამოიყენებოდა. კერძოდ, სამგზავრო მანქანებს ღებავდნენ, რადგან სხვა უპირატესობებთან ერთად, ეს საღებავი კარგად ეწინააღმდეგებოდა ლოკომოტივის კვამლს. კადმიუმის სულფიდი ასევე გამოიყენებოდა როგორც შეღებვის საშუალება ტექსტილისა და საპნის წარმოებაში. ფერადი გამჭვირვალე სათვალეების მისაღებად გამოყენებული იქნა შესაბამისი კოლოიდური დისპერსიები.

ბოლო წლებში სუფთა კადმიუმის სულფიდი შეიცვალა უფრო იაფი პიგმენტებით - კადმოპონით და თუთია-კადმიუმის ლითოპონით. Cadmopon არის კადმიუმის სულფიდის და ბარიუმის სულფატის ნარევი. იგი მიიღება ორი ხსნადი მარილის - კადმიუმის სულფატისა და ბარიუმის სულფიდის შერევით. შედეგად, წარმოიქმნება ნალექი, რომელიც შეიცავს ორ უხსნად მარილს:

CdSO 4 + BaS = CdSI + BaSO 4 Ї

თუთია-კადმიუმის ლითოპონი ასევე შეიცავს თუთიის სულფიდს. ამ საღებავის მიღებისას სამი მარილი ერთდროულად ილექება. ლიტოპონი კრემისფერი ან სპილოს ძვლისფერია.

კადმიუმის სელენიდის, თუთიის სულფიდის, ვერცხლისწყლის სულფიდის და სხვა ნაერთების დამატებით, კადმიუმის სულფიდი წარმოქმნის თერმულად სტაბილურ პიგმენტებს ნათელი ფერებით, დაწყებული ღია ყვითელიდან მუქ წითლამდე.

კადმიუმის სულფიდი ცეცხლს ლურჯ ფერს აძლევს. ეს თვისება გამოიყენება პიროტექნიკაში.

გარდა ამისა, კადმიუმის სულფიდი გამოიყენება როგორც აქტიური საშუალება ნახევარგამტარულ ლაზერებში. ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მასალა ფოტოცელების, მზის უჯრედების, ფოტოდიოდების, LED-ების და ფოსფორების დასამზადებლად.

კადმიუმის სელენიდი CdSe ქმნის მუქ წითელ კრისტალებს. წყალში უხსნადია და იშლება ჰიდროქლორინის, აზოტის და გოგირდის მჟავებით. კადმიუმის სელენიდი მიიღება მარტივი ნივთიერებების შერწყმით ან აირისებრი კადმიუმისა და სელენისგან, აგრეთვე კადმიუმის სულფატის ხსნარიდან ნალექით წყალბადის სელენიდის მოქმედებით, კადმიუმის სულფიდის რეაქციით სელენის მჟავასთან და კადმიუმის და ორგანოსელენის ნაერთების ურთიერთქმედებით. .

კადმიუმის სელენიდი არის ფოსფორი. ის ემსახურება როგორც აქტიურ გარემოს ნახევარგამტარულ ლაზერებში და წარმოადგენს მასალას ფოტორეზისტორების, ფოტოდიოდების და მზის უჯრედების წარმოებისთვის.

კადმიუმის სელენიდი არის პიგმენტი მინანქრების, მინანქრებისა და მხატვრული საღებავებისთვის. ლალის მინა შეღებილია კადმიუმის სელენიდით. მოსკოვის კრემლის ლალის ვარსკვლავები სწორედ ამან გააწითლა და არა ქრომის ოქსიდმა, როგორც თავად ლალში.

კადმიუმის ტელურიდი CdTe შეიძლება მერყეობდეს მუქი ნაცრისფერიდან მუქ ყავისფერამდე. ის წყალში არ იხსნება, მაგრამ იშლება კონცენტრირებული მჟავებით. იგი წარმოიქმნება თხევადი ან აირისებრი კადმიუმის და თელურიუმის ურთიერთქმედებით.

კადმიუმის ტელურიდი, რომელსაც აქვს ნახევარგამტარული თვისებები, გამოიყენება რენტგენის სხივების და გამა გამოსხივების დეტექტორად, ხოლო ვერცხლისწყალ-კადმიუმის ტელურიდს ფართო გამოყენება ჰპოვა (განსაკუთრებით სამხედრო მიზნებისთვის) IR დეტექტორებში თერმული გამოსახულების მიზნით.

სტექიომეტრიის დარღვევის ან მინარევების შეყვანისას (მაგალითად, სპილენძის და ქლორის ატომები), კადმიუმის ტელურიდი იძენს ფოტომგრძნობელობის თვისებებს. იგი გამოიყენება ელექტროფოტოგრაფიაში.

ორგანოკადმიუმის ნაერთები CdR 2 და CdRX (R = CH 3, C 2 H 5, C 6 H 5 და სხვა ნახშირწყალბადების რადიკალები, X - ჰალოგენები, OR, SR და ა.შ.) ჩვეულებრივ მიიღება გრიგნარდის შესაბამისი რეაგენტებიდან. ისინი თერმულად ნაკლებად სტაბილურია, ვიდრე მათი თუთიის კოლეგები, მაგრამ ზოგადად ნაკლებად რეაქტიულები არიან (ჩვეულებრივ აალებადი ჰაერში). მათი ყველაზე მნიშვნელოვანი გამოყენებაა კეტონების წარმოება მჟავა ქლორიდებისგან.

კადმიუმის ბიოლოგიური როლი.

კადმიუმი გვხვდება თითქმის ყველა ცხოველის ორგანიზმში (ხმელეთის ცხოველებში დაახლოებით 0,5 მგ 1 კგ მასაზე, ზღვის ცხოველებში კი 0,15-დან 3 მგ/კგ-მდე). ამავე დროს, იგი ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე ტოქსიკურ მძიმე ლითონად.

კადმიუმი ორგანიზმში კონცენტრირებულია ძირითადად თირკმელებში და ღვიძლში, ხოლო კადმიუმის შემცველობა ორგანიზმში სიბერესთან ერთად იზრდება. იგი გროვდება კომპლექსების სახით ცილებთან, რომლებიც მონაწილეობენ ფერმენტულ პროცესებში. გარედან ორგანიზმში შესვლისას კადმიუმი აინჰიბირებს რიგ ფერმენტებს, ანადგურებს მათ. მისი მოქმედება ეფუძნება ცისტეინის ნარჩენების –SH ჯგუფის შეკავშირებას ცილებში და SH ფერმენტების ინჰიბირებას. მას ასევე შეუძლია დათრგუნოს თუთიის შემცველი ფერმენტების მოქმედება თუთიის გადაადგილებით. კალციუმის და კადმიუმის იონური რადიუსის სიახლოვის გამო, მას შეუძლია შეცვალოს კალციუმი ძვლოვან ქსოვილში.

ადამიანებს კადმიუმით იწამლებიან კადმიუმის შემცველი ნარჩენებით დაბინძურებული სასმელი წყლით, ასევე ბოსტნეულითა და მარცვლეულით, რომლებიც იზრდება ნავთობგადამამუშავებელი ქარხნებისა და მეტალურგიული ქარხნების მახლობლად მდებარე მიწებზე. სოკოს აქვს კადმიუმის დაგროვების განსაკუთრებული უნარი. ზოგიერთი ცნობით, სოკოში კადმიუმის შემცველობამ შეიძლება მიაღწიოს ერთეულს, ათეულს და 100 ან მეტ მილიგრამს კილოგრამზე საკუთარ წონაზე. კადმიუმის ნაერთები თამბაქოს კვამლში აღმოჩენილ მავნე ნივთიერებებს შორისაა (ერთი სიგარეტი შეიცავს 1-2 მკგ კადმიუმს).

კადმიუმის ქრონიკული მოწამვლის კლასიკური მაგალითია დაავადება, რომელიც პირველად აღწერილია იაპონიაში 1950-იან წლებში და ეწოდა "itai-itai". დაავადებას თან ახლდა ძლიერი ტკივილი წელის არეში და კუნთების ტკივილი. ასევე გამოჩნდა თირკმლის შეუქცევადი დაზიანების დამახასიათებელი ნიშნები. დაფიქსირდა ასობით იტაი-იტაი სიკვდილი. დაავადება ფართოდ გავრცელდა იმდროინდელი იაპონიის მაღალი გარემოს დაბინძურების და იაპონელების სპეციფიკური დიეტის გამო - ძირითადად ბრინჯი და ზღვის პროდუქტები (მათ შეუძლიათ კადმიუმის დაგროვება მაღალი კონცენტრაციით). კვლევებმა აჩვენა, რომ „იტაი-იტაის“ მქონე პირები მოიხმარდნენ 600 მკგ-მდე კადმიუმს დღეში. შემდგომში, გარემოს დაცვის ღონისძიებების შედეგად, საგრძნობლად შემცირდა ისეთი სინდრომების სიხშირე და სიმძიმე, როგორიცაა „იტაი-იტაი“.

შეერთებულ შტატებში დადგინდა კავშირი ატმოსფეროში კადმიუმის დონესა და გულ-სისხლძარღვთა დაავადებებით გამოწვეული სიკვდილიანობის სიხშირეს შორის.

ითვლება, რომ დაახლოებით 1 მკგ კადმიუმი 1 კგ წონაზე შეიძლება შევიდეს ადამიანის ორგანიზმში დღეში ჯანმრთელობისთვის ზიანის მიყენების გარეშე. სასმელი წყალი არ უნდა შეიცავდეს 0,01 მგ/ლ კადმიუმს. კადმიუმის მოწამვლის ანტიდოტი არის სელენი, მაგრამ ამ ელემენტით მდიდარი საკვების მიღება იწვევს ორგანიზმში გოგირდის შემცველობის შემცირებას, ამ შემთხვევაში კადმიუმი კვლავ საშიში ხდება.

ელენა სავინკინა

საიდან იღებთ კადმიუმს?კადმიუმს ყოველთვის შეიცავს მადნები, საიდანაც მოიპოვება თუთია და ტყვია, ზოგჯერ კი სპილენძის მადანი. ამიტომ, ის აუცილებლად მთავრდება ამ ლითონების წარმოების ნარჩენებში. მაგრამ ისინი არ იყრიან, არამედ ცდილობენ გადამუშავებას, რადგან არსებობს მრავალი სხვა ელემენტი, რომელიც ხალხს სჭირდება. კადმიუმის წილი ძალიან დიდია - თუთიის კონცენტრატის წონის 0,3–0,5% და მისი 95% იქიდან არის აღებული. სინამდვილეში, კადმიუმი აღმოაჩინეს თუთიის ნაერთების შესწავლისას. ისინი ყვებიან შემდეგ ამბავს (იხ. „ქიმია და ცხოვრება“, 1970, No9). 1817 წელს მაგდებურგში კონფლიქტი წარმოიშვა: რაიონულმა ექიმმა როლოვმა ბრძანა გაყიდვიდან ამოეღოთ ყველა პრეპარატი თუთიის ოქსიდით, ეჭვი რომ შეიცავდა დარიშხანს. ფარმაცევტებმა დაიფიცეს, რომ პრეპარატებში არ იყო დარიშხანი, გარდა შესაძლოა რკინის ოქსიდისა, რომელიც მალამოს მოყვითალო ფერს აძლევს. არბიტრი იყო პროფესორი ფრიდრიხ სტროჰმეიერი გიოტინგენის უნივერსიტეტიდან, რომელიც იმ დროს იყო მთავარი ფარმაცევტული ინსპექტორი. მან ფაქტობრივად მოახერხა წამლისგან მოყვითალო ნაერთის გამოყოფა. თუმცა, მას არაფერი ჰქონდა საერთო არც დარიშხანთან და არც რკინასთან, მაგრამ აღმოჩნდა, რომ ეს იყო ახალი ელემენტის ოქსიდი. 1817 წლის შემოდგომაზე კოლეგებთან საუბარში სტროჰმეიერმა მას კადმიუმი უწოდა, რისთვისაც მოცემულია შემდეგი ახსნა. ლეგენდარულმა ფინიკიელმა უფლისწულმა კადმუსმა, რომელიც ჩავიდა ბეოტიაში ზევსის მიერ მოპარული დის, ევროპის საძიებლად, იქ ააგო კადმის ციხე. ძველი ბერძნული თებე მოგვიანებით მის გარშემო გაიზარდა. ძველ დროში ამ ქალაქის მახლობლად თუთიის ნაერთების სპეციფიკური ნაზავი აღმოაჩინეს, რომელსაც „კადმეის დედამიწა“ ან კადმიუმი ეძახდნენ. სტროჰმეიერმა გამოიყენა ეს სახელი.

როლოვიც მალევე დარწმუნდა, რომ საეჭვო მინარევები იყო არა დარიშხანი, არამედ ახალი ლითონის ნაერთი. მაგრამ მისი სტატია გაგზავნილია " ჟურნალი fur der praktischen Heilkundeგადაიდო და გამოქვეყნდა 1818 წლის აპრილში, როდესაც ქიმიკოსებმა უკვე იცოდნენ სტრომეიერის აღმოჩენის შესახებ.

როგორ იმოქმედა ნაერთის ყვითელმა ფერმა კადმიუმის ინტერესზე?ყველაზე პირდაპირი გზით: სტროჰმეიერის აღმოჩენიდან მალევე, კარსტენმა, მეტალურგიის უფროსმა მრჩეველმა ბრესლაუს (ახლანდელი ვროცლავი) ქარხანაში, სილეზიის თუთიის საბადოში აღმოაჩინა ელემენტი, რომელიც იღებდა ყვითელ ნალექს, როდესაც წყალბადის სულფიდი გადადიოდა მის ხსნარში. უწოდა მას "მელინიუმი" ლათინური სიტყვიდან " მელისი“, რაც თაფლს ნიშნავს. ეს ჯერ კიდევ იგივე კადმიუმი იყო და მისი სულფიდი გახდა შესანიშნავი ყვითელი პიგმენტი, ჯერ მხატვრებისთვის, შემდეგ კი, როდესაც ფასი დაეცა, ფერწერისთვის. კადმიუმის სულფიდის სხვადასხვა გზით მიღებით, შეგიძლიათ გააკეთოთ ლამაზი საღებავი სხვადასხვა ფერებში - ლიმონიდან ფორთოხლამდე. ვინაიდან იგი მდგრადია მჟავების, ტუტეებისა და ძლიერი სითბოს მიმართ, კადმიუმის ყვითელი ასევე შესაფერისია კერამიკის შეღებვისთვის. გარდა ამისა, კადმიუმის სულფიდის ულტრამარინის შერევისას წარმოიქმნება შესანიშნავი მწვანე საღებავი - კადმიუმის მწვანე. წვისას კადმიუმი წარმოქმნის ლურჯ ფერს, ამიტომ მას ასევე იყენებდნენ პიროტექნიკაში. ამრიგად, მე-20 საუკუნის 90-იან წლებში კადმიუმის 17% გამოიყენებოდა სხვადასხვა დანიშნულების საღებავების მოსამზადებლად.

რა არის კადმიუმის ძირითადი გამოყენება?ნიკელ-კადმიუმის ბატარეები: მათში ერთ-ერთი ელექტროდი დამზადებულია კადმიუმის ან მისი ჰიდროქსიდისგან, მათი წარმოება მოიხმარს მთელი მოპოვებული კადმიუმის 60%-ზე მეტს. ეს ბატარეები ძალიან გამძლეა: მათ შეუძლიათ რამდენჯერმე მეტი გამონადენი-დამუხტვის ციკლი უზრუნველყონ, ვიდრე მათი უახლოესი კონკურენტები - ტყვიის ბატარეები, თუმცა ისინი ათჯერ ძვირია. და შენახული ელექტროენერგიის წონასთან თანაფარდობის თვალსაზრისით, Ni-Cd ორჯერ მეტია Pb-ზე, რაც მათ პერსპექტიულს ხდის ელექტრო მანქანებისთვის. თანამედროვე ნიკელ-კადმიუმის ბატარეების სიცოცხლის ხანგრძლივობა 30 წელზე მეტია. ისინი სწრაფად იტენიან და სწრაფად გამოყოფენ ენერგიას და დაბალი შიდა წინააღმდეგობის გამო მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ მაღალი დენის სიმკვრივე გაცხელების გარეშე. ამიტომ, ისინი გამოიყენება იქ, სადაც საჭიროა მაღალი დენის სიმკვრივე - ელექტრო მანქანებში, ტროლეიბუსებში, ტრამვაში, ელექტრო მატარებლებში, ხრახნიანებში, ასევე რადიო აღჭურვილობასა და საყოფაცხოვრებო ტექნიკაში. ბოლო დრომდე ისინი ენერგიას აწვდიდნენ კომპიუტერებსა და მობილურ ტელეფონებს, მაგრამ ახლა მათ ადგილს ლითიუმ-იონი იკავებს. ნიკელ-კადმიუმის ბატარეები ასევე უნდა იქნას გამოყენებული ალტერნატიული ენერგიის სისტემებში, სადაც დროდადრო საჭიროა ჭარბი ენერგიის გადატუმბვა სადმე, რაც შემდეგ ანაზღაურებს უამინდობის გამო წარმოების ნაკლებობას: ასეთ ბატარეებს შეუძლიათ უზრუნველყონ საიმედო შენახვა. 6,5 მგვტ/სთ-მდე ელექტროენერგია, რაც მათ ტყვიისა და ნატრიუმის სულფიდის ტოლფასია.

ნიკელ-კადმიუმის ბატარეების ნაკლოვანებებს შორის არის მაღალი თვითგამორთვა და მეხსიერების ეფექტი: თუ დამუხტავთ ბატარეას, რომელიც ბოლომდე არ არის დაცლილი, ის ყოველ ჯერზე სულ უფრო ნაკლებ ენერგიას დააგროვებს. არსებობს მოსაზრება, რომ ამ ეფექტს შეიძლება ებრძოლო, თუ ასეთი ბატარეა დროდადრო ძალიან ძლიერად დაცლილია. მაგრამ მათი მთავარი ნაკლი არის კადმიუმის ტოქსიკურობა; ამის გამო მუდმივად მცირდება ნიკელ-კადმიუმის ბატარეების, აგრეთვე კადმიუმის პიგმენტების გამოყენება საღებავებისთვის, პოლიმერების სტაბილიზატორებისთვის (ლითონის წარმოების 10%) და ლითონებისთვის საფარების (5%) გამოყენება.

რომელი კადმიუმის გამოყენება იზრდება?მზის პანელების წარმოება. კადმიუმის ტელურიდი საკმაოდ კარგად გარდაქმნის მზის შუქს ელექტროენერგიად, თუმცა ის ჩამოუვარდება სილიკონის ბატარეებს: ბაზარზე არსებული მოდულების ეფექტურობა 8–9% და 13–16% შესაბამისად. თუმცა, კადმიუმის ტელურიდი დეპონირდება გამტარ მინაზე თხელი ფენების სახით, რაც მოითხოვს გაცილებით ნაკლებ ენერგიას და მასალებს, ვიდრე სილიკონის ბატარეების წარმოებას. Როგორც შედეგი (" “, 2012, 16, 5245–5259; doi:10.1016/j.rser.2012.04.034) ბატარეის წარმოებისთვის ენერგიის დანახარჯები ანაზღაურდება ენერგიის წარმოებით ერთი წლის განმავლობაში, რაც არის ორჯერ სამჯერ (ასევე ნახშირორჟანგის გამონაბოლქვი ევროპაში მის მიერ წარმოებულ ელექტროენერგიაზე ყოველ კილოვატზე) სილიკონის ბატარეებზე ნაკლები სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კადმიუმის ნაერთების გამოყენებით ბატარეები ძალიან ეკოლოგიურად სუფთაა. ეფექტურობის გაზრდით, ეს განსხვავება კიდევ უფრო გაიზრდება და აქ არის პერსპექტივები, რადგან კადმიუმის ტელურიდის რეკორდული ეფექტურობის მნიშვნელობები იყო 15.6 და 13.8% 2011 წელს მისი თხელი ფირის მინის და მოქნილი პოლიიმიდის გამოყენებისას, შესაბამისად. პოლიმერებზე დაფუძნებული ბატარეები იწონის ასჯერ ნაკლებს, ვიდრე მინის ბატარეები და ადვილად დგას მოხრილ ზედაპირებზე, რაც მკვლევართა ყურადღებას იპყრობს.

თხელი ფილმები არ არის ყველაფერი. ქალკოგენიდების კვანტურ წერტილებზე დაფუძნებული ელემენტები - კადმიუმის სულფიდი, ტელურიდი და სელენიდი - მესამე თაობის მზის უჯრედების პერსპექტიული წარმომადგენლებია, რომლებიც, ექსპერტების აზრით, შეუძლიათ საბოლოოდ უზრუნველყონ ამ ენერგიის წყაროს თვითკმარი. წერტილები იპყრობს მკვლევართა ყურადღებას, რადგან მათი თვისებების ზომაზე დამოკიდებულების გამო, შესაძლებელია მზის მთელი სპექტრის შთანთქმის მიღწევა და ელექტროენერგიად გადაქცევა. გარდა ამისა, ზოგიერთ ექსპერიმენტში, ქალკოგენიდის კვანტურმა წერტილებმა აჩვენეს ერთი ფოტონიდან რამდენიმე ელექტრონის მიღების უნარი - ექსციტონების მრავალჯერადი თაობის ეფექტი. ცხადია, თუ სწორად გამოიყენებთ, ის მნიშვნელოვნად გაზრდის სინათლის გარდაქმნის ეფექტურობას და ეს საშუალებას გვაძლევს ველოდოთ მზისა და ნახშირის წვის ელექტროენერგიის ღირებულების კონვერგენციას.

თუმცა, ჯერჯერობით, კვანტური წერტილების პოტენციალი ბოლომდე არ არის გამოვლენილი - რეკორდული ეფექტურობა 5,42% 2013 წლის დასაწყისში აჩვენა ელემენტმა, რომელიც დაფუძნებულია კვანტურ წერტილებზე დაფუძნებული კადმიუმის სულფიდისა და სელენიდის მანგანუმის დანამატებით (“ განახლებადი და მდგრადი ენერგიის მიმოხილვები“, 2013, 22, 148–167; doi:10.1016/j.rser.2013.01.030). ითვლება, რომ ამაში თავად წერტილები არ არიან დამნაშავე - ელექტროდის ოპტიმალური მასალა ჯერ არ არის შერჩეული, რათა უზრუნველყოს მათგან ფოტორეაქციის შედეგად მიღებული მუხტის მატარებლების სრული მოცილება. შესაძლებელია, რომ კადმიუმი ასევე გამოვიყენოთ ელექტროდების წარმოებაში; ექსპერიმენტები კადმიუმის ფაბრიკის CdSnO 3-ისგან დამზადებულ ელექტროდთან მზის უჯრედებისთვის კარგ შედეგებს აჩვენებს (“ მზის ენერგიის მასალები და მზის უჯრედები“, 2013, 117, 300–305; doi:10.1016/j.solmat.2013.06.009).

კიდევ რომელი ნანონაწილაკები მზადდება კადმიუმის ნაერთებისგან?ყველაზე მრავალფეროვანი: ნანოროლები, ნანომილები და სტრუქტურებიც კი, როგორიცაა ზღვის ზღარბი. შესაძლებელია, რომ ზოგიერთმა მათგანმა იპოვოს გამოყენება მომავალ ტექნოლოგიებში.

არის თუ არა კადმიუმი კალის ჯარისკაცებში?ის შეიძლება იქ დასრულდეს, რადგან კადმიუმის მცირე დამატება მნიშვნელოვნად ამცირებს სხვა ლითონების დნობის წერტილს და, შესაბამისად, უზრუნველყოფს ყალიბის უკეთეს შევსებას ჩამოსხმის შენადნობით. გასაკვირი არ არის, რომ ის ცნობილი ხის შენადნობისა და მისი ჯიშების ნაწილია. ასეთი შენადნობები ფართოდ გამოიყენება მეტალოგრაფიაში (ისხავენ თხელ სექციებში, ნიმუშებს მიკროსკოპული გამოკვლევისთვის), ზუსტი ჩამოსხმისას, ისინი ემსახურებიან როგორც დაკარგულ დნობის ღეროებს ღრუ ფიგურების წარმოებაში, ასევე დნობადი საკრავები. როგორც ჩანს, ეს იყო ინგლისელმა ინჟინერმა ბარნაბა ვუდმა, ვინც პირველმა აღმოაჩინა კადმიუმის უნარი სხვა ლითონების დნობის წერტილის შემცირების მიზნით, რადგან მის სახელობის შენადნობის შემადგენელი ელემენტები - ბისმუტის შვიდიდან რვა ნაწილია, ტყვიის ოთხი ნაწილი. და თითო ორ კალის და კადმიუმის - დნობის წერტილი შესაბამისად 271. 327, 231 და 742°C. და ყველაფერი ერთად დნება 69°C-ზე! ეს შედეგი იმდენად მოულოდნელი იყო 1860 წელს, რომ ჟურნალის სარედაქციო საბჭო " მეცნიერებისა და ხელოვნების ამერიკული ჟურნალივუდის სტატიას შემდეგი შენიშვნა დაუმატა: „ჩვენ გვქონდა დრო, რომ გავიმეოროთ დოქტორ ვუდის მხოლოდ რამდენიმე საინტერესო ექსპერიმენტი, რომელიც ეხება კადმიუმის გასაოცარ ეფექტს სხვადასხვა შენადნობების დნობის წერტილების დაქვეითებაში“. დღესდღეობით, კადმიუმის უნარი, შეამციროს ლითონების დნობის წერტილი, გამოიყენება მისი შედუღებამდე - ეს შეადგენს ლითონის გლობალური წარმოების 2%-ს. უფრო მეტიც, ჯაჭვები არა მხოლოდ სამრეწველო, არამედ ხელნაკეთია. მაგალითად, საიუველირო ფორუმზე ხელოსნები აძლევენ შემდეგ რეკომენდაციებს: „ოქროს დაამატეთ ცოტა კადმიუმი, მისი დნობის წერტილი უფრო დაბალი იქნება, ვიდრე პროდუქტის ლითონისა და შესაძლებელი იქნება საჭირო ნაწილის შედუღება. ვინაიდან კადმიუმი სავარაუდოდ აორთქლდება შედუღების დროს, პროდუქტის ნიმუში შეიძლება არ შეიცვალოს. უბრალოდ წნეხის ქვეშ უნდა შედუღოთ, რომ არ მოიწამლოთ“.

როგორია კადმიუმის ორგანიზმში შეღწევის გზა?"კადმიუმი ბავშვთა სათამაშოებში შეუძლებელია, ის შხამიანია", - იტყვის მკითხველი. და ის მართალი იქნება, მაგრამ მხოლოდ ნაწილობრივ, რადგან ნაკლებად სავარაუდოა, რომ კალის ჯარისკაცის კადმიუმი (პატარა სახელოსნოში ჩამოსხმული ვერცხლისფერი მძიმე ლითონისგან დამზადებული ნებისმიერი ფიგურა) ან სალათის თასზე ყვითელი ნიმუშიდან შეიძლება როგორმე შევიდეს ადამიანის სხეულში. მას აქვს სრულიად განსხვავებული გზები. სამი მათგანია. პირველ რიგში, სიგარეტის კვამლთან ერთად: კადმიუმი კარგად გროვდება თამბაქოს ფოთლებში. მეორეც, ჰაერიდან, განსაკუთრებით ურბანული ჰაერიდან: ის შეიცავს უამრავ გზის მტვერს, რომელიც წარმოიქმნება საბურავებისა და სამუხრუჭე ხუნდების ცვეთის შედეგად (და კადმიუმი მათი შემადგენლობის ნაწილია); რაც უფრო მეტს ისუნთქავთ ამ მტვერს, მით მეტია კადმიუმის შემცველობა ორგანიზმში. ამრიგად, მოძრაობის კონტროლერებს შორის ის ერთნახევარჯერ მეტია, ვიდრე სოფლის გზის მუშაკებს შორის (“ ქიმიოსფერო”, 2013, 90, 7, 2077–2084). კადმიუმი ასევე გვხვდება თბოელექტროსადგურების კვამლში, თუ ისინი ნახშირზე მუშაობენ, და ხის დაწვის კვამლში, რადგან ხეები მას ნიადაგიდან იღებენ. მესამე წყარო არის საკვები, განსაკუთრებით მცენარეების ფესვები, ფოთლები და მარცვლები: სწორედ აქ გროვდება კადმიუმი. სიეტლის მეცნიერების მიერ ჩატარებულმა კვლევამ აჩვენა, რომ ახალგაზრდა ქალებს შორის, რომლებიც ცხოვრობენ კადმიუმით დაბინძურებულ ადგილებში, მოწევა არის კადმიუმის მთავარი წყარო, ის ზრდის ამ ლითონის შემცველობას ერთნახევარჯერ. მაგრამ საკვებ პროდუქტებს შორის ტოფუს ხაჭო კადმიუმის მნიშვნელოვანი წყარო აღმოჩნდა - მისი ერთი პორცია კვირაში 22%-ით ზრდის კადმიუმის შემცველობას ორგანიზმში (“ მეცნიერება მთლიანი გარემოს შესახებ”, 2011, 409, 9, 1632–1637). ბევრი კადმიუმი გვხვდება მოლუსკებსა და კიბოსნაირებში, რომლებიც იკვებებიან პლანქტონებით. ახალზელანდიელმა ბიოლოგებმა დაადგინეს, რომ ზღვის წყალში კადმიუმი (მასში კონცენტრაცია არის 0,11 მკგ/ლ) დიდი ალბათობით, იქ დამთავრდა ადამიანის ბრალით. კადმიუმს შეიცავს ფოსფორიანი სასუქები, საიდანაც ის, სხვათა შორის, ძირითადად ხვდება საკვებ მცენარეებში. წვიმები სასუქებს მდინარეებში რეცხავს, ​​შემდეგ კი ზღვაში. კადმიუმი მოძრაობს მიკრონაწილაკების ზედაპირზე. მარილიან წყალში მოხვედრის შემდეგ ის გამოიყოფა და მთავრდება ფიტოპლანქტონში და მასთან ერთად ხამანწკებში. შედეგად, მოლუსკები, რომლებიც უფრო მაღლა იზრდებიან მდინარის პირებში, სადაც კადმიუმი ჯერ არ არის გარეცხილი მიკრონაწილაკებისგან, შედარებით სუფთაა, ხოლო ისინი, რომლებიც უფრო დაბალია, შეიცავს განსაკუთრებით ბევრ ამ ლითონს (“ მეცნიერება მთლიანი გარემოს შესახებ“, 1996, 181, 1, 31–44). კადმიუმის შემცველობა ხამანწკებში არის 13–26 მიკროგრამი მშრალ წონაზე გრამზე. შედარებისთვის: მზესუმზირის თესლში, რომელიც ასევე ითვლება კადმიუმის მნიშვნელოვან წყაროდ, არის 0,2–2,5 მკგ გრამ მარცვლეულზე, თამბაქოს ფოთლებში – 0,5–1 მკგ თითო გრამ მშრალ წონაზე. ვინაიდან არა მხოლოდ ხამანწკები იკვებებიან პლანქტონებით, კადმიუმი ასევე ხვდება ბინძურ ზღვებში დაჭერილ თევზებში. ყველაზე ჭუჭყიანი კი ბალტიის ზღვაა, რომელშიც მრავალი მდინარე მოედინება ინდუსტრიული ტერიტორიებიდან და ინტენსიური სოფლის მეურნეობის ტერიტორიებიდან.

როგორ ხვდება ანთროპოგენური კადმიუმი გარემოში?გარდა ფოსფატური სასუქებისა, გზის მტვრისა და საწვავის წვის გარდა, არსებობს კიდევ ორი ​​გზა. პირველი არის ფერადი მეტალურგია: ყველა ძალისხმევით, რომელიც მიმართულია ემისიების გაწმენდაზე, მისი ნაწილი აუცილებლად გადის ყველა ფილტრში. მეორე არის ნაგავსაყრელები და ნარჩენების გადამუშავების ადგილები, მაგალითად, როდესაც იქ პლასტმასი იწვის. თუმცა, ნაგავსაყრელზე, თუნდაც გათბობის გარეშე, კადმიუმი ირეცხება და წყალში შედის ნიადაგში. ზოგადად, ფერადი მეტალურგია აწარმოებს 5 ათას ტონა კადმიუმის ემისიას წელიწადში, ნარჩენების წვა - 1,5, ხოლო ფოსფატური სასუქების და ხის წვის წარმოება - 0,2 ათასი ტონა თითოეული შვიდი ათას ტონაზე მეტიდან, რომელსაც ადამიანი ავრცელებს გარემოში დაახლოებით. XX საუკუნის 30-იანი წლებიდან. ბუნების საკუთარი შესაძლებლობები უფრო მოკრძალებულია: 0,52 ათასი ტონა უზრუნველყოფილია ვულკანებით და 0,2 ათასი ტონა მცენარეთა ექსკრეციით, სულ 0,83 ათასი ტონა (იხ. „ქიმია და სიცოცხლე“, 1979, No12). სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, დედამიწის ნაწლავებიდან მოპოვებული კადმიუმის არაუმეტეს ორი მესამედი შეიძლება გარდაიქმნას ლითონად (და გლობალური წარმოება ათწლეულების განმავლობაში მერყეობდა წელიწადში 17-დან 20 ათას ტონამდე), ამიტომ აქ გამოყენების პერსპექტივები ძალიან ფართოა. . თუმცა, არანაირი სტიმული არ არსებობს, რაზეც შემდგომში ვისაუბრებთ.

როგორ მოიქცევა კადმიუმის შემცველი ახალი მასალები ნაგავსაყრელზე?სხვანაირად. დეტალური ანალიზი ჩაატარა ვასილი ფტენაკოსმა ბრუკჰავენის ნაციონალური ლაბორატორიიდან (აშშ), რომელმაც დეტალურად აღწერა კადმიუმის ტელურიდის ბატარეის სიცოცხლის ციკლი (“ განახლებადი და მდგრადი ენერგიის მიმოხილვები“, 2004, 8, 303–334; doi:10.1016/j.rser.2003.12.001). ის ასე მსჯელობს. მზის ელემენტში კადმიუმის ნაერთი მდებარეობს მინის ან პლასტმასის ფენებს შორის. ამიტომ, კადმიუმის შემცველი ნაწილაკები შეიძლება გამოჩნდეს გარემოში მხოლოდ ელემენტის განადგურების დროს, რაც ხდება ან ძალიან მტვრიან ადგილას ან ავარიის დროს. მაგრამ მაშინაც კი, როგორც ექსპერიმენტმა აჩვენა, არც ერთი წვიმა არ ძალუძს ელემენტიდან კადმიუმის შესამჩნევი რაოდენობის გამოდევნას. CdTe-ის აორთქლების ტემპერატურა აღემატება 1000°C-ს, ხოლო CdS, რომელიც ასევე გვხვდება ამ ელემენტებში, არის 1700°C, ასე რომ არ იქნება აორთქლება ექსპლუატაციის დროს.

რა მოხდება, თუ ელემენტი კერძო სახლის სახურავზეა, რომელშიც ხანძარი იყო? ჰაერში კადმიუმის ტელურიდი სტაბილური რჩება 1050°C ტემპერატურამდე, რაც უფრო ნაკლებია ვიდრე გათბობა ჩვეულებრივი ხანძრის დროს. პირდაპირი ექსპერიმენტებით დადასტურდა, რომ თუ ბატარეა დამზადებულია შუშის სუბსტრატზე, თითქმის მთელი კადმიუმი დარჩება გამდნარ მინაში - მისი ისედაც მცირე რაოდენობის მხოლოდ 0,6% შეიძლება გამოიყოს (ბოლოს და ბოლოს, ეს არის თხელი ფილმი). ზოგიერთი ელემენტი, როდესაც იშლება ნაგავსაყრელზე, რეალურად იშლება და გამოიყოფა კადმიუმი, ზოგი კი, უფრო თანამედროვე, არა. საკანონმდებლო რეგულაციამ შეიძლება უზრუნველყოს მხოლოდ უვნებელი ელემენტების გადაყრა. და ჯობია საერთოდ არ გადააგდოთ, რადგან ძვირფას ტელურუმს შეიცავს.

სამწუხაროდ, Fthenakos არაფერს ამბობს პოლიმერზე დაფუძნებულ ელემენტებზე, რომლებიც დიდი ალბათობით დაიწვება და კადმიუმი არ შეერწყმება მინაში. მაგრამ ის აღნიშნავს, რომ კადმიუმის გამოყენების აკრძალვამ შეიძლება გამოიწვიოს ბევრად უარესი შედეგები: გაყიდვების ბაზრის დაკარგვის შემდეგ, თუთიის, ტყვიის და სპილენძის მწარმოებლები შეწყვეტენ კადმიუმის მოპოვებას ნარჩენებისგან და დაიწყებენ გარშემო ყველაფრის დაბინძურებას, ვიდრე ნაგავსაყრელები (გახსოვდეთ კადმიუმის მესამედი, რომელიც მიფრინავს ბუხარში). ამიტომ, კადმიუმის გამოყენება უნდა გაფართოვდეს, სანამ პროდუქტების განადგურების ზომები გამკაცრდება.

ცალკე კითხვაა ნანოდოტებზე დაფუძნებულ მოწყობილობებთან დაკავშირებით: განადგურებისას ეს მასალები აუცილებლად გაფანტავს ნანონაწილაკებს, რომლებსაც შეუძლიათ გადაადგილება კვებით ჯაჭვის გასწვრივ. არის მონაცემები (“ ჟურნალი საშიში მასალები“, 2011, 192, 15, 192–199; doi:10.1016/j.jhazmat.2011.05.003), რომ ამავე დროს ისინი არ დარჩებიან უცვლელი: ვირთხების ღვიძლში და თირკმელებში, რომლებსაც მუცლის ღრუში გაუკეთეს კადმიუმის სელენიდის ნანოდოტები, აღინიშნა თავისუფალი კადმიუმის მატება. . ეფექტი ყველაზე მეტად გამოხატული იყო, თუ ნანონაწილაკები გამოყენებამდე ულტრაიისფერი შუქით იყო განათებული (როგორც ჩანს, ეს იქნება ნანომტვრის შემთხვევაში ბუნებრივ პირობებში). ცხადია, ასეთ ნანონაწილაკებზე დაფუძნებული მზის უჯრედების და სხვა მოწყობილობების განადგურების მოთხოვნები უფრო მკაცრი უნდა იყოს, ვიდრე მონოლითური პროდუქტების გამოყენებისას.

რატომ არის კადმიუმი საშიში?კითხვა ბევრად უფრო რთულია, ვიდრე შეიძლება ჩანდეს, რადგან კადმიუმი ორგანიზმში მიკროსკოპული რაოდენობით შედის და მყისიერად არ მოქმედებს. ამის შესახებ დაწვრილებით წერენ ჩრდილოეთ დაკოტას უნივერსიტეტის მკვლევარები, სოისუნვან სატარუგის ხელმძღვანელობით (“ “, 2010, 118, 182–190; doi:10.1289/ehp.0901234). მოდით გავიმეოროთ ეს მიმოხილვა.

დადასტურებულად შეიძლება ჩაითვალოს, რომ იმ ადგილებში მცხოვრებ ადამიანებს, სადაც ნიადაგი შეიცავს მნიშვნელოვან რაოდენობას კადმიუმს და საკვები მუდმივად დაბინძურებულია ამით, გაიზარდა ძვლის სისუსტე. იაპონელებმა ამ დაავადებას იტაი-იტაი უწოდეს: ის გაჩნდა 40-იან წლებში ტოიამას პრეფექტურაში, სადაც ფერმერები თუთიის მაღაროდან წყალს იყენებდნენ მინდვრის მოსარწყავად. ბრინჯში კადმიუმის შემცველობა იმდენად მაღალი იყო, რომ ყოველდღიური მიღება შეადგენდა 600 მკგ დღეში, ანუ 4,200 მკგ კვირაში, ან 2 გრამამდე ერთ ადამიანზე სიცოცხლის განმავლობაში. აქ არ არის რთული მიზეზ-შედეგობრივი კავშირის დადგენა, რაც არ შეიძლება ითქვას კადმიუმის ქრონიკულ მოხმარებაზე მცირე დოზებით. ეს ყველაფერი დამოკიდებულია კონკრეტული დაავადების რისკის პროცენტზე. ჯერჯერობით სრულიად უცნობია კადმიუმის რა დოზები შეიძლება ჩაითვალოს უვნებლად. ჯანდაცვის მსოფლიო ორგანიზაციამ 1989 წელს დანიშნა კადმიუმის მაქსიმალური ტოლერანტული მიღება კვირაში: 400-500 მკგ, იმის საფუძველზე, რომ 2 გ სიცოცხლის განმავლობაში ბევრია, რაც იწვევს იტაი-იტაისკენ. 1992 წელს ნორმა გადაითვალა, ეს იყო 7 მკგ დღეში თითო კილოგრამ წონაზე. ადვილი მისახვედრია, რომ 70 კგ წონის ადამიანის კვირეული დოზა იგივეა - 490 მკგ. გაანგარიშებისას ვარაუდობდნენ, რომ ორგანიზმი შთანთქავს მასში შემავალი კადმიუმის 5%-ს, ხოლო მასში არსებული მეტალის 0,005%-ს შარდით გამოდის. თუმცა, ზოგიერთი ექიმი ეჭვქვეშ აყენებს ამ მოდელს და აღნიშნავს, რომ მათ შეექმნათ შემთხვევები, როდესაც სხეულმა შეიწოვა მასში შემავალი კადმიუმის 40%. უფრო მეტიც, გაზომვებმა აჩვენა, რომ დღეში მინიმუმ 1 მკგ/კგ-ის მოხმარება იწვევს შარდში 2 მკგ კადმიუმს კრეატინინის თითო გრამზე და უსიამოვნო ეფექტები ჩნდება ბევრად უფრო დაბალ დონეზეც კი. (კადმიუმის და სხვა მავნე ლითონების შემცველობა შარდში, რომელთა კონცენტრაცია დაბალია, ჩვეულებრივ გამოიხატება მიკროგრამებით კრეატინინზე - ეს ნივთიერება წარმოიქმნება კუნთების აქტივობის დროს და მუდმივად გამოიყოფა შარდში. შედეგი წარმოდგენილია ასეთ ერთეულებში. არ არის დამოკიდებული ნიმუშის განზავებაზე. ქვემოთ მოცემულია სიტყვა „კრეატინინი“, რომელსაც ჩვენ გამოვტოვებთ. ცხადია, შარდში კადმიუმის გაზომვა ბევრად უფრო ადვილია, ვიდრე მისი ორგანიზმში მიღება სხვადასხვა წყაროდან).

რა არის ეს ეფექტები? მიმოხილვის კითხვისას იქმნება შთაბეჭდილება, რომ კადმიუმი სიბერის სიმპტომებს იწვევს. უპირველეს ყოვლისა, თირკმელებში დაგროვება აჩქარებს თირკმლის მილაკების დეგრადაციას. ზოგიერთი მონაცემის მიხედვით, თუ 2-4 მკგ კადმიუმი გამოიყოფა შარდით დღეში, თირკმლის დეგრადაციის ალბათობა 10%-ია; სხვების აზრით, როდესაც ისინი ზომავენ არა დღიურ ექსკრეციას, არამედ კონცენტრაციას ტესტის ნიმუშში, შარდში კადმიუმის შემცველობა 0,67 მკგ/გ უკვე საშიშია. (თუ ვივარაუდებთ, რომ 1-2 გრამი კრეატინინი გამოიყოფა შარდით დღეში, მაშინ გამოდის, რომ კადმიუმის გამოყოფის სახიფათო დღიური დოზა შეადგენს დაახლოებით 1 მკგ.) მილაკოვანი დეგრადაციის შედეგად თირკმელების უნარი სუსტდება ორგანიზმში ვიტამინების, მინერალების და სხვა სასარგებლო ნივთიერებების დაბრუნება, მაგალითად, თუთია და სპილენძი, რომლებიც დაკავშირებულია მეტალოთიონეინებთან, კალციუმთან, ფოსფატებთან, გლუკოზასთან, ამინომჟავებთან. შარდში კადმიუმის დონის ორჯერ მატება ზრდის მასში კალციუმის შემცველობას დღეში 2 მგ-ით. ძნელი მისახვედრი არ არის, რომ კალციუმის დაკარგვა ზრდის ოსტეოპოროზის რისკს. მართლაც, 50 წელზე უფროსი ასაკის ქალების ჯგუფში, რომლებსაც შარდში 1 მკგ/გ-ზე მეტი კადმიუმი ჰქონდათ, ოსტეოპოროზის რისკი 43%-ით მაღალი იყო, ვიდრე მათ, ვისაც ჰქონდა 0,5 მკგ/გ-ზე ნაკლები. თუ კადმიუმის დონეები 1-დან 2 მკგ/გ-მდეა, გლუკოზის მომატებული დონის და ტიპი 2 დიაბეტის განვითარების რისკი არის 1,48 და 1,24, შესაბამისად, 1 მკგ/გ-ზე ნაკლების მქონეებთან შედარებით. კორეელების გამოკითხვამ, რომელთა მეოთხედს მაღალი წნევა აწუხებდა, აჩვენა, რომ კადმიუმის მაღალი დონის მქონე ადამიანებში ამ დაავადების რისკი ერთნახევარჯერ მეტია, ვიდრე დაბალი დონის მქონე ადამიანებში. გულის შეტევის რისკი ქალებში, რომლებსაც აქვთ 0,88 მკგ/გ-ზე მეტი კადმიუმი შარდში, 1,8-ჯერ მეტია მათთან შედარებით, რომლებსაც აქვთ 0,43 მკგ/გ-ზე ნაკლები. სიმსივნით სიკვდილის ალბათობა მამაკაცებში 0,22-ზე ნაკლები და 0,48 მკგ/გ-ზე მეტი კადმიუმის შარდში განსხვავდება 4,3-ჯერ. არსებობს ეჭვი, რომ კადმიუმი ამცირებს ნაყოფიერებას მამაკაცებში.

ზოგადად, დოქტორ სატარუგასა და მისი კოლეგების ნამუშევრებიდან გამომდინარეობს, რომ სწორედ კადმიუმით გარემოს დაბინძურებაა დამნაშავე იმაში, რომ ასაკთან დაკავშირებული დაავადებები მე-20 საუკუნის განმავლობაში გაცილებით „ახალგაზრდა“ გახდა.

უცნაური მონაცემებიც არის. ამრიგად, არსებობდა ძლიერი კავშირი შარდში კადმიუმის დონესა და არტერიული წნევის რისკს შორის ამერიკელებში, რომლებიც არ ეწევიან, მაშინ როცა მწეველებს შორის ასეთი კავშირი არ დაფიქსირებულა. იმავდროულად, სიგარეტის მოყვარულებს შორის კადმიუმის მოხმარება აშკარად უფრო მაღალია და, გარდა ამისა, ამერიკელების შარდში კადმიუმის შემცველობა ზოგადად სამჯერ ნაკლებია, ვიდრე ზემოთ ნახსენები კორეელები. ასაკთან დაკავშირებული ბადურის დეგრადაციის მქონე მწეველებში, კადმიუმის დონე შარდში იყო 1,18 მკგ/გ - თითქმის ორჯერ მეტი, ვიდრე მწეველებში ამ დაავადების გარეშე და ჯანმრთელ არამწეველებში. თუმცა, იმ არამწეველებს, რომლებსაც ეს დაავადება განუვითარდათ, ისეთივე ცოტა კადმიუმი ჰქონდათ, როგორც ჯანმრთელ ადამიანებს - რაც ნიშნავს, რომ ეს მხოლოდ ეს არ არის. ასეთი ურთიერთგამომრიცხავი მონაცემები ბადებს კითხვას: იქნებ შარდში კადმიუმის მომატებული შემცველობა ასახავს არა მიზეზს, არამედ ორგანიზმში არსებული ზოგიერთი სისტემური პროცესის შედეგს? საბოლოო ჯამში, მიმოხილვაში ნახსენები კვლევების უმეტესობამ არ გაზომა კადმიუმის მოხმარება, მხოლოდ მისი გამომუშავება.

როგორ გავუმკლავდეთ კადმიუმს ორგანიზმში?ამ თემაზე მცირე მეცნიერული კვლევაა და ეს პრინციპი მითითებულია იმავე ნაშრომში ჩრდილოეთ დაკოტას მკვლევარების მიერ. კადმიუმი არ არის ერთ-ერთი სასიცოცხლო ელემენტი, ამიტომ სხეულს არ გააჩნია მისი შთანთქმის რაიმე სპეციალური მექანიზმები - კადმიუმი იყენებს მათ, რაც მოცემულია მსგავსი მძიმე მეტალებისთვის, რომლებიც ქმნიან ორვალენტიან იონებს: თუთია, რკინა, მანგანუმი და კალციუმი. რომელიმე ამ ელემენტის დეფიციტი მაშინვე იწვევს კადმიუმის შეწოვის გაზრდას. ამრიგად, რკინის დეფიციტი ზრდის კადმიუმის შემცველობას ტაილანდურ ქალებში სამიდან ოთხჯერ. ბანგლადეშელ ქალებზე ჩატარებულმა კვლევამ აჩვენა იგივე, მაგრამ თუთია ასევე მონაწილეობდა. აქედან გამომდინარეობს, თუ რამდენად მნიშვნელოვანია ორგანიზმში მიკროელემენტების სწორი ბალანსის შენარჩუნება.

არის სხვა იდეები. მაგალითად, ბრაზილიელები აჩვენებენ, რომ კოფეინი მნიშვნელოვნად, ორჯერ მეტჯერ ამცირებს კადმიუმის შემცველობას სისხლში და ქსოვილებში, მათ შორის რეპროდუქციულ ქსოვილებში, ექსპერიმენტულ ვირთხებში (“ რეპროდუქციული ტოქსიკოლოგია“, 2013, 35, 137–143; doi:10.1016/j.reprotox.2012.10.009). მკვლევარების აზრით, კოფეინი ქმნის კომპლექსებს კადმიუმთან, რაც ხელს უშლის მის შეწოვას. დასკვნა თავისთავად გვთავაზობს: ჩვეულება ყავით ან ჩაით დაიბანოთ თქვენი კვება, რომელიც ასევე შეიცავს კოფეინს, სწორია.

ზოგჯერ ჩნდება პარადოქსი: კადმიუმის შემცველი საკვები არ მოქმედებს სხეულზე. ამრიგად, 1986 წელს ხამანწკების მჭამელთა კვლევამ გამოიწვია სიურპრიზი: კვირაში 72 ხამანწკის მაქსიმალური მოხმარებისას ისინი ჭამდნენ ამაზრზენი 1,750 მიკროგრამ კადმიუმს, მაგრამ ეს არ ჩანდა არც შარდში და არც თმაში. სად წავიდა მთელი ეს კადმიუმი, საიდუმლო რჩება. არსებობს ვარაუდი, რომ სელენი, რომლის შემცველობაც მაღალი იყო ამ ხამანწკებში, რაღაცნაირად აფერხებდა კადმიუმის შეწოვას და ის, როგორც ჩანს, ნაწლავებით გამოდიოდა სხვა საკვებ ნივთიერებებთან ერთად. თუმცა, 2008 წელს, აღდგენილია ზოგადი ხაზის დაცვა: ხამანწკების მეურნეობის მუშაკებს შორის, რომლებიც ჭამდნენ 18 ხამანწკს ყოველ კვირას 12 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, მათ შარდში კადმიუმის შემცველობა გაიზარდა 2,5-ჯერ შეერთებულ შტატებში საშუალო მაჩვენებელთან შედარებით - 0-მდე. 76 მკგ/გ.

ან იქნებ ჯობია კადმიუმს სხეულში შესვლამდე საქმე მივიღოთ, რომ არ მოხვდეს ნიადაგში და ჰაერში? ფოსფორიანი სასუქების კადმიუმისგან გათავისუფლება ძნელად შესაძლებელია, კადმიუმის შემცირებული მონელების მქონე მცენარეების მოყვანა შრომატევადი და ძვირია, თუმცა მცდელობა ხდება თამბაქოს მიმართ, მაგრამ შესაძლებელია ნიადაგის გაწმენდა ჰიპერაკუმულატორი მცენარეებით - იმ შემთხვევაში, თუ კადმიუმი, ეს არის შავი ღამისთევა Solanum nigrum, ასევე ცნობილი როგორც საკვები მაყვლის კენკრა, ფრანგული ჯიში, რომელიც ჰგავს მწყემსის ჩანთას ან მდოგვის, გლუკოზის ან ალპური კენკრის ( Thlaspi caerulescens) და ჩინური სედუმი Sedum alfredii. მართალია, გაუგებარია სად უნდა მოათავსოთ ამ მცენარეების კადმიუმით გამდიდრებული ნაწილები - ისინი აშკარად არ არის შესაფერისი ბაღის ნაკვეთიდან მიღებული კომპოსტისთვის და ნაცარისთვის. ეგრეთ წოდებული მყარი ბიოსაწვავის სამრეწველო წვის დროს - ჩალის, ჯაგრისის და ა.შ. - არსებობს მავნე ლითონებისგან თავის დაღწევის შესაძლებლობა: აუცილებელია კვამლის მაღალი ტემპერატურის ფრაქციების გამოყოფა დაბალტემპერატურებისგან - შემდეგ მიღებული ფერფლი შეიძლება უსაფრთხოდ დაბრუნდეს მინდორში, აღადგენს მის ნაყოფიერებას.

მაგრამ მთავარი გასაწმენდი ჰაერია. ყველაზე რადიკალური მეთოდი აირჩიეს ამერიკის და ახლა ევროკავშირის ხელისუფლებამ - შეურიგებელი ბრძოლა თამბაქოს მოწევასთან (“ გარემოს ჯანმრთელობის პერსპექტივები“, 2012, 120, 2, 204–209; doi:10.1289/ehp.1104020). შედეგები ნათელია: ამერიკელების შარდში კადმიუმის საშუალო შემცველობა შემცირდა 0,36 მკგ/გ-დან 1988 წელს 0,26 მკგ/გ-მდე 2008 წელს. ვინაიდან მძიმე მწეველებშიც კი (და ამერიკული სტანდარტებით ეს არის 20 ან მეტი შეკვრა წელიწადში) ის 0,71-დან 0,49-მდე დაეცა, ხოლო არამწეველთა შორის - 0,26-დან 0,19-მდე, უნდა ვივარაუდოთ, რომ საზოგადოებრივ ადგილებში მოწევის აკრძალვა მნიშვნელოვნად ამცირებს მეორადი თამბაქოს მოხმარების ეფექტი. კადმიუმის მიკროდოზების მავნებლობის ზემოაღნიშნული მონაცემების გათვალისწინებით, ასეთი აკრძალვები, როგორც ჩანს, ყველაზე ადვილად განხორციელებული და ძალიან მნიშვნელოვანი წვლილია საზოგადოებრივი ჯანმრთელობისთვის. ასევე ღირდა გამკაცრდეს მოთხოვნები ფერადი მეტალურგიის ქარხნებიდან, საქვაბე სახლებიდან და მანქანებიდან გამონაბოლქვის მიმართ და ამავე დროს დარწმუნდეთ, რომ ნაკლებად მავნე მტვერი ამოფრინდება საბურავების ბორბლების ქვეშ.

კადმიუმი

კადმიუმი-ᲛᲔ; მ.[ლათ. კადმიუმი ბერძნულიდან. კადმეია - თუთიის საბადო]

1. ქიმიური ელემენტი (Cd), ვერცხლისფერ-თეთრი რბილი, ელასტიური ლითონი, რომელიც გვხვდება თუთიის მადნებში (ბევრი დაბალი დნობის შენადნობების ნაწილი, რომელიც გამოიყენება ბირთვულ მრეწველობაში).

2. ხელოვნური ყვითელი საღებავი სხვადასხვა ფერებში.

◁ კადმიუმი, ოჰ, ოჰ. K-th შენადნობები. K-ყვითელი(საღებავი).

(ლათ. კადმიუმი), პერიოდული სისტემის II ჯგუფის ქიმიური ელემენტი. სახელი მომდინარეობს ბერძნული kadméia - თუთიის საბადოდან. ვერცხლისფერი ლითონი მოლურჯო ელფერით, რბილი და დნებადი; სიმკვრივე 8.65 გ/სმ 3, ტ pl 321.1ºC. იგი მოიპოვება ტყვია-თუთიისა და სპილენძის მადნების გადამუშავებით. გამოიყენება კადმიუმში, მაღალი სიმძლავრის ბატარეებში, ბირთვულ ენერგიაზე (რეაქტორების კონტროლის ღეროები) და პიგმენტების წარმოებისთვის. ეს არის დაბალი დნობის და სხვა შენადნობების ნაწილი. კადმიუმის სულფიდები, სელენიდები და ტელურიდები ნახევარგამტარი მასალებია. კადმიუმის მრავალი ნაერთი შხამიანია.

CADMIUM (ლათ. Cadmium), Cd (წაიკითხეთ „cadmium“), ქიმიური ელემენტი ატომური ნომრით 48, ატომური მასა 112,41.
ბუნებრივი კადმიუმი შედგება რვა სტაბილური იზოტოპისგან: 106 Cd (1,22%), 108 Cd (0,88%), 110 Cd (12,39%), 111 Cd (12,75%), 112 Cd (24,07%), 113 Cd (12%). 114 Cd (28.85%) და 116 Cd (12.75%). მდებარეობს ელემენტების პერიოდული ცხრილის IIB ჯგუფში მე-5 პერიოდში. ორი გარე ელექტრონული ფენის კონფიგურაცია 4 ს 2 გვ 6 დ 10 5ს 2 . ჟანგვის მდგომარეობა +2 (ვალენტობა II).
ატომის რადიუსი არის 0,154 ნმ, Cd 2+ იონის რადიუსი 0,099 ნმ. თანმიმდევრული იონიზაციის ენერგიები - 8,99, 16,90, 37,48 ევ. ელექტრონეგატიურობა პაულინგის მიხედვით (სმ.პაულინგ ლინუსი) 1,69.
აღმოჩენის ისტორია
აღმოაჩინა გერმანელმა პროფესორმა ფ. შტროჰმაიერმა (სმ.სტროჰმეიერი ფრიდრიხ) 1817 წელს. მაგდებურგის ფარმაცევტები თუთიის ოქსიდის შესწავლისას (სმ.თუთია (ქიმიური ელემენტი)) ZnO იყო ეჭვმიტანილი დარიშხანის შემცველობაში (სმ.დარიშხანი). F. Strohmeier-მა გამოყო ყავისფერ-ყავისფერი ოქსიდი ZnO-დან და შეამცირა იგი წყალბადით. (სმ.წყალბადი)და მიიღო მოვერცხლისფრო-თეთრი ლითონი, რომელსაც ეწოდა კადმიუმი (ბერძნულიდან kadmeia - თუთიის მადანი).
ბუნებაში ყოფნა
დედამიწის ქერქში შემცველობა არის 1,35·10–5% მასის მიხედვით, ზღვებისა და ოკეანეების წყალში 0,00011 მგ/ლ. ცნობილია რამდენიმე ძალიან იშვიათი მინერალი, მაგალითად, გრინოკიტი GdS, ოტავიტი CdCO 3, მონტეპონიტი CdO. კადმიუმი გროვდება პოლიმეტალის მადნებში: სფალერიტი (სმ.სფალერიტი)(0,01-5%), გალენა (სმ.გალენა)(0,02%), ქალკოპირიტი (სმ.ქალკოპირიტი)(0,12%), პირიტი (სმ.პირიტი)(0,02%), გაცვეთილი მადნები (სმ.შავი საბადო)და სტანინა (სმ.სტანინი)(0,2%-მდე).
ქვითარი
კადმიუმის ძირითადი წყაროა თუთიის წარმოების შუალედური პროდუქტები, ტყვიის და სპილენძის დნობის მტვერი. ნედლეული მუშავდება კონცენტრირებული გოგირდის მჟავით და ხსნარში მიიღება CdSO 4. Cd იზოლირებულია ხსნარიდან თუთიის მტვრის გამოყენებით:
CdSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cd
მიღებულ ლითონს ასუფთავებენ თუთიისა და ტყვიის მინარევებისაგან დნობის ქვეშ. მაღალი სისუფთავის კადმიუმი მიიღება ელექტროქიმიური გადამუშავებით ელექტროლიტის შუალედური გაწმენდით ან ზონური დნობის მეთოდით. (სმ.ზონის დნობა).
ფიზიკური და ქიმიური თვისებები
კადმიუმი არის მოვერცხლისფრო-თეთრი რბილი მეტალი ექვსკუთხა გისოსით ( ა = 0,2979, თან= 0,5618 ნმ). დნობის წერტილი 321,1 °C, დუღილის წერტილი 766,5 °C, სიმკვრივე 8,65 კგ/დმ3. თუ კადმიუმის ღეროს მოხრით, ისმის სუსტი ხრაშუნის ხმა - ეს არის ლითონის მიკროკრისტალები, რომლებიც ერთმანეთს ერევა. კადმიუმის სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალი არის -0,403 ვ, სტანდარტული პოტენციალების დიაპაზონში (სმ.სტანდარტული პოტენციალი)იგი წყალბადის წინ მდებარეობს (სმ.წყალბადი).
მშრალ ატმოსფეროში კადმიუმი სტაბილურია, მაგრამ ნოტიო ატმოსფეროში ის თანდათანობით დაფარულია CdO ოქსიდის ფენით. დნობის წერტილის ზემოთ, კადმიუმი იწვის ჰაერში და წარმოქმნის ყავისფერ ოქსიდს CdO:
2Сd + O 2 = 2CdO
კადმიუმის ორთქლი რეაგირებს წყლის ორთქლთან წყალბადის წარმოქმნით:
Cd + H 2 O = CdO + H 2
IIB ჯგუფში მეზობელთან - Zn-სთან შედარებით, კადმიუმი უფრო ნელა რეაგირებს მჟავებთან:
Cd + 2HCl = CdCl 2 + H 2
რეაქცია ყველაზე ადვილად ხდება აზოტის მჟავასთან:
3Cd + 8HNO 3 = 3Cd(NO 3) 2 + 2NO – + 4H 2 O
კადმიუმი არ რეაგირებს ტუტეებთან.
რეაქციებში მას შეუძლია იმოქმედოს როგორც რბილი შემამცირებელი აგენტი; მაგალითად, კონცენტრირებულ ხსნარებში მას შეუძლია ამონიუმის ნიტრატის შემცირება ნიტრიტამდე NH 4 NO 2:
NH 4 NO 3 + Cd = NH 4 NO 2 + CdO
კადმიუმი იჟანგება Cu(II) ან Fe(III) მარილების ხსნარებით:
Cd + CuCl 2 = Cu + CdCl 2;
2FeCl 3 + Cd = 2FeCl 2 + CdCl 2
დნობის წერტილის ზემოთ კადმიუმი რეაგირებს ჰალოგენებთან (სმ.ჰალოგენი)ჰალოიდების წარმოქმნით:
Cd + Cl 2 = CdCl 2
გოგირდით (სმ.გოგირდი)და სხვა ქალკოგენები ქმნიან ქალკოგენიდებს:
Cd + S = CdS
კადმიუმი არ რეაგირებს წყალბადთან, აზოტთან, ნახშირბადთან, სილიციუმთან და ბორთან. Cd 3 N 2 ნიტრიდი და CdH 2 ჰიდრიდი მიიღება არაპირდაპირი გზით.
წყალხსნარებში კადმიუმის იონები Cd 2+ ქმნიან აკვაკომპლექსებს 2+ და 2+.
კადმიუმის ჰიდროქსიდი Cd(OH) 2 მიიღება კადმიუმის მარილის ხსნარში ტუტეს დამატებით:
СdSO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + Cd(OH) 2 Ї
კადმიუმის ჰიდროქსიდი პრაქტიკულად უხსნადია ტუტეებში, თუმცა ტუტეების ძალიან კონცენტრირებულ ხსნარებში ხანგრძლივი დუღილის დროს შეინიშნება ჰიდროქსიდის კომპლექსების 2– წარმოქმნა. ამრიგად, ამფოტერული (სმ.ამფოტერული) CdO ოქსიდის და კადმიუმის ჰიდროქსიდის Cd(OH) 2 თვისებები გაცილებით ნაკლებად გამოხატულია, ვიდრე შესაბამისი თუთიის ნაერთების თვისებები.
კომპლექსის წარმოქმნის გამო, კადმიუმის ჰიდროქსიდი Cd(OH) 2 ადვილად იხსნება ამიაკის NH 3 წყალხსნარებში:
Cd(OH) 2 + 6NH 3 = (OH) 2
განაცხადი
წარმოებული კადმიუმის 40% გამოიყენება ლითონებზე ანტიკოროზიული საფარის გამოსაყენებლად. კადმიუმის 20% გამოიყენება ბატარეებსა და ვესტონის ნორმალურ უჯრედებში გამოყენებული კადმიუმის ელექტროდების დასამზადებლად. კადმიუმის დაახლოებით 20% გამოიყენება არაორგანული საღებავების, სპეციალიზებული შედუღების, ნახევარგამტარული მასალების და ფოსფორების წარმოებაში. 10% კადმიუმი არის სამკაულებისა და დაბალი დნობის შენადნობების, პლასტმასის კომპონენტი.
ფიზიოლოგიური მოქმედება
კადმიუმის ორთქლი და მისი ნაერთები ტოქსიკურია და კადმიუმი შეიძლება დაგროვდეს ორგანიზმში. სასმელ წყალში კადმიუმის მაქსიმალური დასაშვები კონცენტრაციაა 10 მგ/მ3. კადმიუმის მარილებით მწვავე მოწამვლის სიმპტომებია ღებინება და კრუნჩხვები. ხსნადი კადმიუმის ნაერთები სისხლში შეწოვის შემდეგ გავლენას ახდენს ცენტრალურ ნერვულ სისტემაზე, ღვიძლსა და თირკმელებზე და არღვევს ფოსფორ-კალციუმის ცვლას. ქრონიკული მოწამვლა იწვევს ანემიას და ძვლის განადგურებას.

ენციკლოპედიური ლექსიკონი. 2009 .

ნახეთ, რა არის "კადმიუმი" სხვა ლექსიკონებში:

- (ლათ. კადმიუმი). ელასტიური ლითონი მსგავსი ფერის კალის. რუსულ ენაში შეტანილი უცხო სიტყვების ლექსიკონი. Chudinov A.N., 1910. CADMIUM ლათ. კადმიუმი, კადმეია გეადან, კადმიუმი დედამიწა. ლითონი კალის მსგავსი. ახსნა 25000 უცხოური... ... რუსული ენის უცხო სიტყვების ლექსიკონი

კადმიუმი- კადმიუმი, კადმიუმი, ქიმიური. ელემენტი, სიმბოლო Cd, ატომური წონა 112,41, ატომური ნომერი 48. მცირე რაოდენობით შეიცავს თუთიის მადნების უმეტესობას და მიიღება ქვეპროდუქტად თუთიის მოპოვების დროს; ასევე შესაძლებელია მიიღოთ... დიდი სამედიცინო ენციკლოპედია

კადმიუმი- იხილეთ კადმიუმი (Cd). შეიცავს მრავალი სამრეწველო საწარმოს ჩამდინარე წყლებს, განსაკუთრებით ტყვიის თუთიის და ლითონის გადამამუშავებელ ქარხნებს, რომლებიც იყენებენ გალვანურ საფარს. ის გვხვდება ფოსფატულ სასუქებში. გოგირდის მჟავა იხსნება წყალში, ... ... თევზის დაავადებები: გზამკვლევი

კადმიუმი- (Cd) ვერცხლისფერი თეთრი ლითონი. გამოიყენება ატომურ ენერგიასა და ელექტრული დამუშავებაში, არის შენადნობების ნაწილი და გამოიყენება საბეჭდი ბლოკების, შედუღების, შედუღების ელექტროდების დასამზადებლად და ნახევარგამტარების წარმოებაში; არის კომპონენტი...... შრომის დაცვის რუსული ენციკლოპედია

- (კადმიუმი), Cd, პერიოდული სისტემის II ჯგუფის ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომერი 48, ატომური მასა 112,41; ლითონი, დნობის წერტილი 321,1°C. კადმიუმი გამოიყენება ლითონებზე ანტიკოროზიული საფარის დასაყენებლად, ელექტროდების დასამზადებლად, პიგმენტების წარმოებისთვის,... ... თანამედროვე ენციკლოპედია

- (სიმბოლო Cd), მოვერცხლისფრო-თეთრი ლითონი პერიოდული სისტემის მეორე ჯგუფიდან. პირველად იზოლირებულია 1817 წელს. გვხვდება გრინოკიტში (სულფიდის სახით), ძირითადად მიიღება როგორც თუთიის და ტყვიის მოპოვების გვერდითი პროდუქტი. ადვილად გასაყალბებელი... სამეცნიერო და ტექნიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი

Cd (ბერძნულიდან kadmeia zinc ore * a. cadmium; n. Kadmium; f. cadmium; i. cadmio), ქიმ. II ჯგუფის პერიოდული ელემენტი. მენდელეევის სისტემა, at.sci. 48, ზე. მ 112,41. ბუნებაში ნაპოვნია 8 სტაბილური იზოტოპი: 106Cd (1,225%) 108Cd (0,875%),... ... გეოლოგიური ენციკლოპედია

ქმარი. თუთიის საბადოში ნაპოვნი ლითონი (ერთ-ერთი ქიმიური პრინციპი ან ურღვევი ელემენტი). კადმიუმი, დაკავშირებული კადმიუმთან. ადმისტი, კადმიუმის შემცველი. დალის განმარტებითი ლექსიკონი. და. დალი. 1863 1866… დალის განმარტებითი ლექსიკონი

კადმიუმი- (კადმიუმი), Cd, პერიოდული სისტემის II ჯგუფის ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომერი 48, ატომური მასა 112,41; ლითონი, დნობის წერტილი 321,1°C. კადმიუმი გამოიყენება ლითონებზე ანტიკოროზიული საფარის დასაყენებლად, ელექტროდების დასამზადებლად, პიგმენტების წარმოებისთვის,... ... ილუსტრირებული ენციკლოპედიური ლექსიკონი

კადმიუმი- ქიმ. ელემენტი, სიმბოლო Cd (ლათ. Cadmium), at. ნ. 48, ზე. მ 112,41; ვერცხლისფერ-თეთრი მბზინავი რბილი მეტალი, სიმკვრივე 8650 კგ/მ3, დნობა = 320,9°C. კადმიუმი იშვიათი და კვალი ელემენტია, შხამიანი, რომელიც ჩვეულებრივ გვხვდება მადნებში თუთიასთან ერთად, რომელიც... ... დიდი პოლიტექნიკური ენციკლოპედია

- (ლათ. კადმიუმი) Cd, პერიოდული სისტემის II ჯგუფის ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომერი 48, ატომური მასა 112,41. სახელწოდება ბერძნული კადმეია თუთიის საბადოდან. ვერცხლისფერი ლითონი მოლურჯო ელფერით, რბილი და დნებადი; სიმჭიდროვე 8.65 გ/სმ³,…… დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი