Kadmija kristāla režģis. Kadmijs: fakti un fakti

Kadmijs ir D.I.Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskās tabulas otrās grupas sekundārās apakšgrupas elements ar atomskaitli 48. To apzīmē ar simbolu Cd (lat. Kadmijs). Mīksts, kaļams, kaļams pārejas metāls ar sudrabaini baltu krāsu.

Kadmija atklāšanas vēsture

Rajona ārstam Rolovam bija skarbs temperaments. Tā 1817. gadā viņš lika izņemt no tirdzniecības visus Hermaņa Šenebekas rūpnīcā ražotos cinka oksīdu saturošos preparātus. Pamatojoties uz preparātu izskatu, viņam radās aizdomas, ka cinka oksīds satur arsēnu! (Cinka oksīdu joprojām izmanto ādas slimībām, no tā gatavo ziedes, pulverus un emulsijas.)

Lai pierādītu, ka viņam ir taisnība, stingrs auditors izšķīdināja aizdomīgo oksīdu skābē un caur šo šķīdumu izlaida sērūdeņradi: izveidojās dzeltenas nogulsnes. Arsēna sulfīdi ir tikai dzelteni!

Rūpnīcas īpašnieks sāka apstrīdēt Rolova lēmumu. Viņš pats bija ķīmiķis un, personīgi analizējis produktu paraugus, arsēnu tajos neatrada. Viņš ziņoja par analīzes rezultātiem Rolovam un vienlaikus Hannoveres štata iestādēm. Iestādes, protams, pieprasīja, lai paraugi tiktu nosūtīti analīzei vienam no cienījamiem ķīmiķiem. Tika nolemts, ka tiesnesim Rolova un Hermaņa strīdā ir jābūt profesoram Frīdriham Strohmeijerim, kurš kopš 1802. gada ieņēma Getingenes universitātes ķīmijas katedru un visu Hannoveres aptieku ģenerālinspektora amatu.

Strohmeijeram tika nosūtīts ne tikai cinka oksīds, bet arī citi cinka preparāti no Hermaņa rūpnīcas, tostarp ZnCO 3, no kura iegūts šis oksīds. Pēc kalcinēta cinka karbonāta Strohmeyer ieguva oksīdu, bet ne baltu, kā vajadzēja, bet dzeltenīgu. Rūpnīcas īpašnieks krāsojumu skaidroja kā dzelzs piemaisījumu, taču Strohmeijers nebija apmierināts ar šo skaidrojumu. Iegādājies vairāk cinka preparātu, viņš veica to pilnīgu analīzi un bez lielām grūtībām izolēja elementu, kas izraisīja dzeltēšanu. Analīze teica, ka tas nav arsēns (kā apgalvoja Rolovs), bet arī ne dzelzs (kā apgalvoja Hermanis).

Tas bija jauns, iepriekš nezināms metāls, pēc ķīmiskajām īpašībām ļoti līdzīgs cinkam. Tikai tā hidroksīds, atšķirībā no Zn(OH) 2, nebija amfotērisks, bet tam bija izteiktas bāzes īpašības.

Brīvā formā jaunais elements bija balts metāls, mīksts un ne pārāk stiprs, no augšas pārklāts ar brūnganu oksīda plēvi. Strohmeiers šo metālu sauca par kadmiju, skaidri norādot uz tā “cinka” izcelsmi: grieķu vārds καδμεια jau sen ir lietots, lai apzīmētu cinka rūdas un cinka oksīdu.

1818. gadā Strohmeijers publicēja detalizētu informāciju par jauno ķīmisko elementu, un gandrīz uzreiz sāka iejaukties viņa prioritātes. Pirmais runāja tas pats Rolovs, kurš iepriekš uzskatīja, ka Hermaņa fabrikas narkotikas satur arsēnu. Drīz pēc Strohmeijera cits vācu ķīmiķis Kerstens atrada jaunu elementu Silēzijas cinka rūdā un nosauca to par mellīnu (no latīņu mellinus — “dzeltens kā cidonija”) sērūdeņraža iedarbības rezultātā radušos nogulšņu krāsas dēļ. Bet tas bija kadmijs, ko jau atklāja Strohmeiers. Vēlāk šim elementam tika ierosināti vēl divi nosaukumi: klaprotijs - par godu slavenajam ķīmiķim Martinam Klaprotam un junonium - pēc 1804. gadā atklātā asteroīda Juno. Bet nosaukums, ko elementam deva tā atklājējs, tomēr nostiprinājās. Tiesa, 19. gadsimta pirmās puses krievu ķīmijas literatūrā. kadmiju bieži sauca par kadmiju.

Vidējais kadmija saturs zemes garozā ir 130 mg/t. Kadmijs ir rets mikroelements: tas ir atrodams kā izomorfs piemaisījums daudzos minerālos un vienmēr cinka minerālos. Ir zināmi tikai 6 kadmija minerāli. Ļoti reti kadmija minerāli ir grenokkīts CdS (77,8% Cd), haulīts (tas pats), otavīts CdCO 3, montemponīts CdO (87,5% Cd), kadmoselīts CdSe (47% Cd), ksantohroīts CdS (H 2 O) x (77,2%). CD). Lielākā daļa kadmija ir izkliedēta daudzos minerālos (vairāk nekā 50), galvenokārt cinka, svina, vara, dzelzs, mangāna un dzīvsudraba sulfīdos.

Lai gan ir zināmi neatkarīgi kadmija minerāli, zaļokkīts(CdS), atbildēs(CdCO 3), monteponīts(CdO) un selenīds(CdSe), tie neveido paši savas nogulsnes, bet kā piemaisījumi atrodas cinka, svina, vara un polimetāla rūdās, kas ir galvenais kadmija rūpnieciskās ražošanas avots. Maksimālā koncentrācija tiek novērota cinka minerālos un galvenokārt sfalerītā (līdz 5%). Vairumā gadījumu kadmija saturs sfalerītā nepārsniedz 0,4 – 0,6%. Citos sulfīdos, piemēram, stanīnā, kadmija saturs ir 0,003 - 0,2%, galenē 0,005 - 0,02%, halkopirītā 0,006 - 0,12%; Kadmijs parasti netiek iegūts no šiem sulfīdiem.
Starp citu, kadmijs zināmos daudzumos atrodas gaisā. Pēc ārvalstu datiem kadmija saturs gaisā ir 0,1-5,0 ng/m3 laukos (1 ng jeb 1 nanograms = 10 -9 grami), 2 - 15 ng/m3 - pilsētās un no 15 līdz 150 ng/ m3 - industriālajos rajonos. Tas jo īpaši ir saistīts ar faktu, ka daudzas ogles satur kadmiju kā piemaisījumu, un, sadedzinot termoelektrostacijās, tas nonāk atmosfērā. Šajā gadījumā ievērojama tā daļa nosēžas uz augsnes. Arī minerālmēslu izmantošana veicina kadmija satura palielināšanos augsnē, jo Gandrīz visi no tiem satur nelielus kadmija piemaisījumus.
Kadmijs var uzkrāties augos (galvenokārt sēnēs) un dzīvos organismos (īpaši ūdens organismos), un to var “piegādāt” cilvēkiem tālāk pa barības ķēdi. Cigarešu dūmos ir daudz kadmija.

Dabiskos apstākļos kadmijs nonāk gruntsūdeņos krāsaino metālu rūdu izskalošanās rezultātā, kā arī ūdensaugu un to akumulēt spējīgu organismu sadalīšanās rezultātā. Pēdējās desmitgadēs dabas ūdeņu piesārņojuma ar kadmiju antropogēnais faktors ir kļuvis izplatīts. Kadmijs atrodas ūdenī izšķīdinātā veidā (kadmija sulfāts, hlorīds, kadmija nitrāts) un suspendētā veidā kā organisko minerālu kompleksu sastāvdaļa. Kadmija saturu ūdenī būtiski ietekmē vides pH (sārmainā vidē kadmijs izgulsnējas hidroksīda veidā), kā arī sorbcijas procesi.

Vienīgais minerāls, kas interesē, lai iegūtu kadmiju, ir zaļokkīts, tā sauktais “kadmija maisījums”. To iegūst kopā ar fireītu cinka rūdu izstrādes laikā. Rafinēšanas laikā kadmijs tiek koncentrēts procesa blakusproduktos, no kuriem pēc tam tiek reģenerēts. Pašlaik gadā tiek saražotas vairāk nekā 10³ tonnas kadmija.

Apstrādājot polimetāla rūdas, tas, cinka analogs, vienmēr galvenokārt nonāk cinka koncentrātā. Un kadmijs tiek reducēts pat vieglāk nekā cinks, un tam ir zemāka viršanas temperatūra (attiecīgi 767 un 906 °C). Tāpēc temperatūrā ap 800°C nav grūti atdalīt cinku un kadmiju.

Sudrabbalts mīksts metāls ar sešstūrainu režģi. Saliecot kadmija stieni, ir dzirdama vāja sprakšķēšana - tā ir metāla mikrokristālu beršanās viens pret otru (arī skārda stienis saplaisā).

Kadmijs ir mīksts, kaļams un viegli apstrādājams. Tas arī atviegloja un paātrināja viņa ceļu uz kodoltehnoloģiju. Kadmija augstā selektivitāte un tā jutība īpaši pret termiskiem neitroniem bija izdevīga arī fiziķiem. Un attiecībā uz galveno darbības raksturlielumu - termisko neitronu uztveršanas šķērsgriezumu - kadmijs ieņem vienu no pirmajām vietām starp visiem periodiskās tabulas elementiem - 2400 kūts. (Atcerieties, ka uztveršanas šķērsgriezums ir spēja “absorbēt” neitronus, mērot parastajās šķūņu vienībās.)

Dabiskais kadmijs sastāv no astoņiem izotopiem (ar masas skaitļiem 106, 108, 110, 111, 112, 113, 114 un 116), un uztveršanas šķērsgriezums ir raksturlielums, kurā viena elementa izotopi var ievērojami atšķirties. Dabiskajā kadmija izotopu maisījumā galvenais “neitronu absorbētājs” ir izotops ar masas numuru 113. Tā individuālais uztveršanas šķērsgriezums ir milzīgs - 25 tūkstoši šķūņu!

Pievienojot neitronu, kadmijs-113 pārvēršas par visizplatītāko (28,86% no dabīgā maisījuma) elementa Nr.48 izotopu - kadmiju-114. Pati kadmija-113 daļa ir tikai 12,26%. Diemžēl astoņu kadmija izotopu atdalīšana ir daudz grūtāka nekā divu bora izotopu atdalīšana.

Kadmija kristāliskais režģis ir sešstūrains, a = 2,97311 Å, c = 5,60694 Å (pie 25 °C); atomu rādiuss 1,56 Å, jonu rādiuss Cd 2+ 1,03 Å. Blīvums 8,65 g/cm 3 (20 °C), kušanas temperatūra 320,9 °C, viršanas temperatūra 767 °C, termiskās izplešanās koeficients 29,8·10 -6 (pie 25 °C); siltumvadītspēja (pie 0°C) 97,55 W/(m K) vai 0,233 cal/(cm sek °C); īpatnējā siltumietilpība (pie 25 °C) 225,02 J/(kg K) vai 0,055 cal/(g °C); elektriskā pretestība (pie 20 °C) 7,4·10 -8 omi·m (7,4·10 -6 omi·cm); elektriskās pretestības temperatūras koeficients 4,3·10 -3 (0-100° C). Stiepes izturība 64 MN/m2 (6,4 kgf/mm2), relatīvais pagarinājums 20%, Brinela cietība 160 MN/m2 (16 kgf/mm2).

Kadmijs atrodas vienā periodiskās tabulas grupā ar cinku un dzīvsudrabu, ieņemot starpvietu starp tiem, tāpēc dažas šo elementu ķīmiskās īpašības ir līdzīgas. Tādējādi šo elementu sulfīdi un oksīdi ūdenī praktiski nešķīst. Kadmijs nesadarbojas ar oglekli, kas nozīmē, ka kadmijs neveido karbīdus.

Atbilstoši atoma 4d 10 5s 2 ārējai elektroniskajai konfigurācijai kadmija valence savienojumos ir 2. Gaisā kadmijs izbalē, pārklājoties ar plānu CdO oksīda kārtiņu, kas pasargā metālu no tālākas oksidēšanās. Spēcīgi karsējot gaisā, kadmijs sadeg par CdO oksīdu - kristālisku pulveri no gaiši brūnas līdz tumši brūnai krāsai, blīvums 8,15 g/cm 3; 700°C temperatūrā CdO sublimējas bez kušanas. Kadmijs tieši savienojas ar halogēniem; šie savienojumi ir bezkrāsaini; CdCl 2, CdBr 2 un CdI 2 ļoti viegli šķīst ūdenī (apmēram 1 daļa bezūdens sāls 1 daļā ūdens 20 ° C temperatūrā), CdF 2 ir mazāk šķīstošs (1 daļa 25 daļās ūdens). Ar sēru kadmijs veido citrondzeltenu līdz oranžsarkanu sulfīdu CdS, kas nešķīst ūdenī un atšķaidītās skābēs. Kadmijs viegli izšķīst slāpekļskābē, izdaloties slāpekļa oksīdiem un veidojoties nitrātam, kas dod hidrātu Cd(NOa) 2 4H 2 O. No sālsskābes un atšķaidītām sērskābēm kadmijs lēnām izdala ūdeņradi, un, šķīdumiem iztvaicējot, No tiem kristalizējas hlorīda hidrāti 2CdCl 2. 5H 2 O un sulfāts 3CdSO 4 ·8H 2 O. Kadmija sāļu šķīdumos notiek skāba reakcija hidrolīzes dēļ; kaustiskie sārmi no tiem izgulsnējas baltais hidroksīds Cd(OH) 2, nešķīst reaģenta pārpalikumā; tomēr, iedarbojoties ar koncentrētiem sārmu šķīdumiem uz Cd(OH) 2, tika iegūti hidroksokadmiāti, piemēram, Na 2. Cd 2+ katjons viegli veido kompleksus jonus ar amonjaku 2+ un ar cianīdu 2- un 4-. Ir zināmi daudzi kadmija bāziskie, dubultie un kompleksie sāļi. Kadmija savienojumi ir indīgi; Īpaši bīstama ir tā oksīda tvaiku ieelpošana.

Kadmijs ieguva popularitāti 20. gadsimta 40. gados. Tieši šajā laikā kadmijs pārvērtās par stratēģisku materiālu - no tā sāka izgatavot kodolreaktoru vadības un avārijas stieņus.

Sākumā kadmijs izrādījās galvenais “stieņa” materiāls, galvenokārt tāpēc, ka tas labi absorbē termiskos neitronus. Visi reaktori “atomu laikmeta” sākumā (un pirmo no tiem uzbūvēja Enriko Fermi 1942. gadā) darbojās ar termiskiem neitroniem. Tikai daudzus gadus vēlāk kļuva skaidrs, ka ātro neitronu reaktori ir daudzsološāki gan enerģijas, gan kodoldegvielas - plutonija-239 - ražošanai. Bet kadmijs ir bezspēcīgs pret ātriem neitroniem; tas tos neaptur.

Taču ar kadmija lomu reaktora būvniecībā nevajadzētu pārspīlēt, jo šī metāla fizikālās un ķīmiskās īpašības (stiprība, cietība, karstumizturība - tā kušanas temperatūra ir tikai 321°C) atstāj daudz vēlamo. Kadmijs bija pirmais kodolmateriāls. Tad bors un tā savienojumi sāka ieņemt centrālo vietu. Bet kadmiju ir vieglāk iegūt lielos daudzumos.

Sakausējumu ražošana patērē aptuveni desmito daļu no pasaulē saražotā kadmija. Kadmija sakausējumus galvenokārt izmanto kā pretberzes materiālus un lodmetālus. Plaši pazīstamais sakausējums ar sastāvu 99% Cd un 1% Ni tiek izmantots gultņu ražošanai, kas darbojas automašīnu, lidmašīnu un kuģu dzinējos augstā temperatūrā. Tā kā kadmijs nav pietiekami izturīgs pret skābēm, tostarp smērvielās esošajām organiskajām skābēm, kadmija bāzes gultņu sakausējumi dažkārt tiek pārklāti ar indiju.

Vara leģēšana ar nelielām kadmija piedevām ļauj izgatavot nodilumizturīgākus vadus uz elektrotransporta līnijām. Varš ar kadmija piedevu elektrovadītspējas ziņā gandrīz neatšķiras no tīra vara, taču tas ir ievērojami pārāks stiprības un cietības ziņā.

Kadmija sakausējumam ar zeltu ir zaļgana krāsa. Kadmija sakausējumu ar volframu, rēniju un 0,15% urānu 235 - debeszilā krāsā - Spānijas zinātnieki ieguva 1998. gadā.

Visi zina cinkotu lokšņu metālu, taču ne visi zina, ka dzelzs aizsardzībai no korozijas tiek izmantota ne tikai cinkošana, bet arī kadmija pārklājums. Kadmija pārklājums tagad tiek uzklāts tikai elektrolītiski, cianīda vannas visbiežāk izmanto rūpnieciskos apstākļos. Iepriekš kadmiju izmantoja, lai iegremdētu dzelzi un citus metālus izkausētā kadmijā.

Neskatoties uz līdzīgām kadmija un cinka īpašībām, kadmija pārklājumam ir vairākas priekšrocības: tas ir izturīgāks pret koroziju, un to ir vieglāk padarīt vienmērīgu un gludu. Turklāt kadmijs, atšķirībā no cinka, ir stabils sārmainā vidē. Ar kadmiju pārklāts lokšņu metāls tiek izmantots diezgan plaši, tā pieejamība ir ierobežota tikai pārtikas trauku ražošanā, jo kadmijs ir toksisks. Kadmija pārklājumiem ir vēl viena interesanta iezīme: lauku teritoriju atmosfērā tiem ir ievērojami lielāka izturība pret koroziju nekā industriālo zonu atmosfērā. Īpaši ātri šāds pārklājums sabojājas, ja sēra dioksīda vai sērskābes anhidrīdu saturs gaisā ir augsts.

Vissvarīgākā kadmija pielietojuma joma ir ķīmisko enerģijas avotu ražošana. Kadmija elektrodus izmanto baterijās un akumulatoros. Niķeļa-kadmija bateriju negatīvās plāksnes ir izgatavotas no dzelzs sietiem ar kadmija sūkli kā aktīvo vielu. Pozitīvās plāksnes ir pārklātas ar niķeļa hidroksīdu. Elektrolīts ir kālija hidroksīda šķīdums. Uz kadmija un niķeļa bāzes tiek izgatavotas arī kompaktas baterijas vadāmām raķetēm, tikai šajā gadījumā par pamatu tiek uzstādītas nevis dzelzs, bet niķeļa sietas.

Niķeļa-kadmija sārma baterijas ir uzticamākas nekā svina skābes akumulatori. Šie strāvas avoti izceļas ar augstiem elektriskiem parametriem, stabilu darbību un ilgu kalpošanas laiku. Tos var uzlādēt tikai vienas stundas laikā. Tomēr niķeļa-kadmija akumulatorus nevar uzlādēt, ja tie vispirms nav pilnībā izlādēti (šajā ziņā tie ir zemāki par metāla hidrīda akumulatoriem).

Apmēram 20% kadmija tiek izmantoti baterijās (niķeļa-kadmija un sudraba-kadmija), parastos Weston elementos un rezerves baterijās (svina-kadmija elementu, dzīvsudraba-kadmija elementu utt.) izmantoto kadmija elektrodu ražošanai.

Apmēram 20% kadmija tiek izmantoti neorganisko krāsvielu (sulfīdu un selenīdu, jauktu sāļu, piemēram, kadmija sulfīda - kadmija citronskābes) ražošanai.

• Kadmiju dažreiz izmanto eksperimentālajā medicīnā.

Kadmiju izmanto homeopātiskajā medicīnā.

• Pēdējos gados kadmiju ir sācis izmantot jaunu pretaudzēju nanomedicīnu izveidē. Krievijā 50. gadu sākumā tika veikti pirmie veiksmīgie eksperimenti, kas saistīti ar pretvēža zāļu izstrādi, kuru pamatā ir kadmija savienojumi.

• Kadmija sulfīdu izmanto plēves saules bateriju ražošanai ar aptuveni 10-16% efektivitāti un arī kā ļoti labu termoelektrisko materiālu.

• Izmanto kā pusvadītāju materiālu un fosfora sastāvdaļu.

• Metāla siltumvadītspēja tuvu absolūtajai nullei ir visaugstākā starp visiem metāliem, tāpēc kadmiju dažreiz izmanto kriogēnajā tehnoloģijā.

Kadmija ietekme uz cilvēka ķermeni

Kadmijs ir viens no toksiskākajiem smagajiem metāliem, un tāpēc Krievijas SanPiN to klasificē kā 2. bīstamības klasi.

Kadmija savienojumi ir indīgi. Īpaši bīstams gadījums ir tā oksīda (CdO) tvaiku ieelpošana. Kadmijs ir kumulatīva inde (var uzkrāties organismā). Dzeramajā ūdenī maksimālā pieļaujamā kadmija koncentrācija ir 0,001 mg/dm³

Šķīstošie kadmija savienojumi pēc uzsūkšanās asinīs ietekmē centrālo nervu sistēmu, aknas un nieres, kā arī traucē fosfora-kalcija metabolismu. Hroniska saindēšanās izraisa anēmiju un kaulu iznīcināšanu.

Vesela cilvēka organismā kadmijs parasti atrodas nelielos daudzumos. Kadmijs viegli uzkrājas šūnās, kas ātri vairojas (piemēram, audzēju vai reproduktīvās šūnās). Tas saistās ar šūnu citoplazmas un kodolmateriālu un bojā tās. Tas maina daudzu hormonu un enzīmu darbību. Tas ir saistīts ar tā spēju saistīt sulfhidrilgrupas (-SH).

1968. gadā plaši pazīstamā žurnālā ar nosaukumu “Kadmijs un sirds” parādījās raksts. Tajā teikts, ka ASV sabiedrības veselības amatpersona Dr. Kerols ir atklājis saistību starp kadmija līmeni atmosfērā un nāves gadījumu skaitu no sirds un asinsvadu slimībām. Ja, teiksim, pilsētā A kadmija saturs gaisā ir lielāks nekā pilsētā B, tad pilsētas A sirds slimnieki mirst agrāk nekā tad, ja viņi dzīvotu pilsētā B. Šādu secinājumu Kerols izdarīja, analizējot datus par 28 pilsētām.

Saskaņā ar USEPA, PVO un Health Canada datiem, kopējā ikdienas kadmija uzņemšana cilvēka organismā no visiem avotiem ir 10-50 mikrogrami. Galvenais un “stabilākais” avots ir pārtika - vidēji no 10 līdz 30-40 mcg kadmija dienā. Dārzeņi, augļi, dzīvnieku gaļa un zivis parasti satur 10-20 mcg kadmija uz kilogramu svara. Tomēr nav noteikumu bez izņēmumiem. Graudaugu kultūras, ko audzē ar kadmiju piesārņotā augsnē vai apūdeņo ar kadmiju saturošu ūdeni, var saturēt palielinātu kadmija daudzumu (vairāk nekā 25 μg/kg).

Smēķētāji saņem ievērojamu kadmija "pieaugumu". Viena cigarete satur 1 mcg (un dažreiz vairāk - līdz 2 mcg) kadmija. Tāpēc ņemiet vērā: cilvēks, kurš izsmēķē cigarešu paciņu dienā, pakļauj savu ķermeni papildu iedarbībai ar vismaz 20 mikrogramiem kadmija, ko, atsaucei, neuztur pat oglekļa filtrs.
Jāņem vērā arī tas, ka kadmijs vieglāk uzsūcas organismā caur plaušām – līdz 10-20%. Tie. no vienas cigarešu paciņas tiks uzņemti 2 - 4 mcg kadmija. Ievadot caur kuņģa-zarnu traktu, sagremojamības procents ir tikai 4-7% (0,2-5 mcg kadmija dienā absolūtos skaitļos). Tādējādi smēķētājs vismaz 1,5-2 reizes palielina kadmija “slodzi” uz savu ķermeni, kas ir pilns ar negatīvām sekām uz veselību.

Pasaules kadmija tirgus

Gadā tiek saražoti aptuveni 20 tūkstoši tonnu kadmija. Tās ražošanas apjoms lielā mērā ir saistīts ar cinka ražošanas apjomu.

Aptuveni 82% no pasaules rafinētā kadmija piegādes nāk no niķeļa-kadmija barošanas avotiem, bet pēc to ražošanas ierobežojumiem Eiropā tiks ietekmēta viena trešdaļa no kadmija patēriņa. Cinka ražošanas palielināšanās Eiropā un kadmija lietošanas samazināšanās rezultātā var būt pieejams "bezmaksas" kadmijs, visbiežāk cieto atkritumu veidā, bet Āzijā pieaug niķeļa-kadmija bateriju ražošana, ražošana pārceļas uz Āziju un Rezultātā pieprasījums pēc kadmija Āzijas reģionā pieaug. Pagaidām tas saglabās globālo kadmija patēriņu pašreizējā līmenī. 2007. gadā kadmija cenas, sākot no 4,18 USD/kg, pieauga līdz 13 USD/kg, bet gada beigās sasniedza 7 USD/kg.

2010. gadā Dienvidkorejas Young Poong Corp. palielināja kadmija ražošanu par 75%, līdz 1400 tonnām gadā, un drīzumā plāno uzsākt jaunas jaudas, sacīja uzņēmuma amatpersona.

Lielāko daļu pasaulē saražotā kadmija izmanto elektriskiem pārklājumiem un sakausējumu pagatavošanai. Kadmijam kā aizsargpārklājumam ir ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar cinku un niķeli, jo plānā kārtā tas ir izturīgāks pret koroziju; kadmijs ir cieši saistīts ar metāla izstrādājuma virsmu un neatstāj to, kad tas ir bojāts.

Vēl nesen kadmija pārklājumiem bija “slimība”, kas ik pa laikam lika par sevi manīt. Fakts ir tāds, ka kadmiju elektrolītiski uzklājot uz tērauda detaļu, elektrolītā esošais ūdeņradis var iekļūt metālā. Šis ļoti nevēlamais viesis izraisa bīstamu "slimību" augstas stiprības tēraudos - ūdeņraža trauslumu, kas izraisa negaidītu metāla iznīcināšanu slodzes laikā. Izrādījās, ka, no vienas puses, kadmija pārklājums droši pasargāja daļu no korozijas, un, no otras puses, radīja priekšlaicīgas detaļas atteices draudus. Tāpēc dizaineri bieži bija spiesti atteikties no kadmija “pakalpojumiem”.

PSRS Zinātņu akadēmijas Fizikālās ķīmijas institūta zinātniekiem izdevās likvidēt šo kadmija pārklājumu “slimību”. Titāns darbojās kā zāles. Izrādījās, ka, ja kadmija slānī ir tikai viens titāna atoms uz tūkstoš tā atomiem, tērauda daļa ir pasargāta no ūdeņraža trausluma rašanās, jo titāns pārklāšanas procesā izvelk no tērauda visu ūdeņradi.

Kadmiju izmanto arī angļu kriminologi: ar šī metāla plānas kārtas palīdzību, kas uzsmidzināta uz pētāmās virsmas, ir iespējams ātri noteikt skaidrus pirkstu nospiedumus.

Kadmiju izmanto arī kadmija-niķeļa bateriju ražošanā. Negatīvā elektroda lomu tajās veic dzelzs režģi ar porainu kadmiju, un pozitīvās plāksnes ir pārklātas ar niķeļa oksīdu; Elektrolīts ir kālija hidroksīda šķīdums. Šādi strāvas avoti izceļas ar augstiem elektriskiem raksturlielumiem, augstu uzticamību, ilgu kalpošanas laiku, un to uzlāde aizņem tikai 15 minūtes.

Kadmija īpašība absorbēt neitronus ir radījusi citu kadmija pielietojuma jomu - kodolenerģijā.

Tāpat kā automašīna nevar darboties bez bremzēm, reaktors nevar darboties bez vadības stieņiem, kas palielina vai samazina neitronu plūsmu.

Katrs reaktors ir aprīkots arī ar masīvu avārijas stieni, kas iedarbojas, ja vadības stieņi kādu iemeslu dēļ netiek galā ar saviem pienākumiem.

Pamācošs gadījums radās atomelektrostacijā Kalifornijā. Dažu konstrukcijas problēmu dēļ avārijas stieni nevarēja laikus iegremdēt katlā - ķēdes reakcija kļuva nekontrolējama, un notika nopietns negadījums. Reaktors ar nikniem neitroniem radīja milzīgas briesmas apkārtējiem iedzīvotājiem. Mums bija steidzami jāevakuē cilvēki no bīstamās zonas, pirms kodoluguns nodzisa. Par laimi, cietušo nebija, taču zaudējumi bija ļoti lieli, un reaktors kādu laiku nedarbojās.

Galvenā prasība vadības un avārijas stieņu materiālam ir spēja absorbēt neitronus, un kadmijs ir viens no “lielākajiem speciālistiem” šajā jomā. Tikai ar vienu piebildi: ja mēs runājam par termiskiem neitroniem, kuru enerģija ir ļoti zema (to mēra elektronvoltu simtdaļās). Pirmajos atomu laikmeta gados kodolreaktori darbojās tieši ar termiskiem neitroniem, un kadmijs ilgu laiku tika uzskatīts par “pirmo vijoli” starp stieņu materiāliem. Tomēr vēlāk viņam nācās atteikties no vadošās lomas boram un tā savienojumiem. Bet attiecībā uz kadmiju kodolfiziķi atrod arvien jaunas darbības jomas: piemēram, izmantojot neitronu stara ceļā uzstādītu kadmija plāksni, pēta tā enerģijas spektru, nosaka, cik tas ir viendabīgs, kāds ir siltuma īpatsvars. neitroni tajā.

Zinātniekus īpaši interesēja MRT kristāla, kas ir ciets kadmija un dzīvsudraba telurīda šķīdums, bezsvara stāvokļa pieaugums. Šis pusvadītāju materiāls ir neaizstājams termoattēlu ražošanā – ļoti precīzas infrasarkanās ierīces, ko izmanto medicīnā, ģeoloģijā, astronomijā, elektronikā, radiotehnikā un daudzās citās nozīmīgās zinātnes un tehnikas jomās. Šo savienojumu ir ārkārtīgi grūti iegūt sauszemes apstākļos: tā sastāvdaļas lielās blīvuma atšķirības dēļ uzvedas kā slavenās I. A. Krilova fabulas varoņi - gulbis, vēži un līdaka, un rezultātā tā vietā no viendabīga sakausējuma iegūst kārtainu “pīrāgu”. Maza MCT kristāla labad ir jāizaudzē liels kristāls un jāizgriež no tā plānākā robežslāņa plāksne, un viss pārējais iet postā. Tas nevar būt citādi: galu galā MCT kristāla tīrība un viendabīgums tiek lēsts simtmiljonajās procentu daļās. Nav brīnums, ka pasaules tirgū viens grams šo kristālu maksā “tikai” astoņus tūkstošus dolāru.

Vislabākā dzeltenā krāsa ir kadmija un sēra kombinācija. Šīs krāsas izgatavošanai tiek izmantots liels daudzums kadmija.

SECINĀJUMS

Kadmija daudzpusīgajai darbībai ir arī negatīvas puses. Pirms vairākiem gadiem viena no ASV veselības amatpersonām konstatēja, ka pastāv tieša saikne starp mirstību no sirds un asinsvadu slimībām un. kadmija saturs atmosfērā. Šāds secinājums izdarīts pēc rūpīgas 28 Amerikas pilsētu iedzīvotāju aptaujas. Četrās no tām - Čikāgā, Ņujorkā, Filadelfijā un Indianapolisā - kadmija saturs gaisā bija ievērojami augstāks nekā citās pilsētās; Šeit lielāks bija arī sirds slimību izraisīto nāves gadījumu īpatsvars.

Kamēr ārsti un biologi nosaka, vai kadmijs ir kaitīgs, un meklē veidus, kā samazināt tā saturu vidē, tehnoloģiju pārstāvji veic visus pasākumus, lai palielinātu tā ražošanu. Ja visā pagājušā gadsimta otrajā pusē tika iegūtas tikai 160 tonnas kadmija, tad mūsu gadsimta 20. gadu beigās tā gada produkcija kapitālistiskajās valstīs bija jau aptuveni 700 tonnas, bet 50. gados tā sasniedza 7000 tonnu (pēc plkst. Šajā periodā kadmijs ir ieguvis stratēģiska materiāla statusu, kas paredzēts kodolreaktoru stieņu ražošanai). Un 21. gadsimtā kadmija izmantošana tikai pieaugs, pateicoties tā neaizvietojamajām īpašībām.

ATSAUCES

1) Dzlievs I.I. Kadmija metalurģija. M.: Metallurgizdat, 1962. gads.

2) Krestovņikovs A.N. Kadmijs. M.: Cvetmetizdat, 1956. gads.

3) Krestovņikovs A.N. Karetņikova V.P. Retie metāli. M.: Cvetmetizdat, 1966. gads.

4) Ļebedevs B.N. Kuzņecova V.A. Krāsainie metāli. M.: Nauka, 1976. gads.

5) Ļubčenko V.A. Krāsainie metāli. M.: Nauka, 1963. gads.

6) Maksimova G.V. Kadmijs // Neorganiskās ķīmijas žurnāls, Nr. 3, 1959, S-98.

7) Plaksin I.N. Juhtanovs D.M. Hidrometalurģija. M.: Metallurgizdat, 1949. gads.

8) Pejsahovs I.L. Krāsainie metāli. M.: Nauka, 1950. gads.

9) Planieris V.I. Kadmijs kā korozijas profilakses līdzeklis. M.: Cvetmetizdat, 1952. gads.

Raksta saturs

KADMIJS(kadmijs) Cd ir periodiskās tabulas II grupas ķīmiskais elements. Atomskaitlis 48, relatīvā atommasa 112,41. Dabiskais kadmijs sastāv no astoņiem stabiliem izotopiem: 106 Cd (1,22%), 108 Cd (0,88%), 110 Cd (12,39%), 111 Cd (12,75%), 112 Cd (24,07%), 113 Cd, (12,2%). 114 Cd (28,85%) un 116 Cd (7,58%). Oksidācijas pakāpe +2, reti +1.

Kadmiju 1817. gadā atklāja vācu ķīmiķis Frīdrihs Stromejers Frīdrihs (1776–1835).

Pārbaudot cinka oksīdu, kas ražots vienā no Šenebekas rūpnīcām, radās aizdomas, ka tas satur arsēna piejaukumu. Izšķīdinot zāles skābē un caur šķīdumu izlaižot sērūdeņradi, izveidojās dzeltenas nogulsnes, kas līdzīgas arsēna sulfīdiem, taču rūpīgāka pārbaude parādīja, ka šī elementa nav. Gala slēdzienam aizdomīga cinka oksīda un citu cinka preparātu (tostarp cinka karbonāta) paraugs no tās pašas rūpnīcas tika nosūtīts Frīdriham Strohmeijeram, kurš no 1802. gada ieņēma Getingenes universitātes ķīmijas katedru un ģenerālinspektora amatu. Hannoveres aptiekas.

Pēc kalcinēta cinka karbonāta Strohmeyer ieguva oksīdu, bet ne baltu, kā vajadzēja, bet dzeltenīgu. Viņš pieļāva, ka krāsu izraisījis dzelzs piejaukums, taču izrādījās, ka dzelzs nav. Strohmeyer pilnībā analizēja cinka preparātus un atklāja, ka dzeltenā krāsa parādījās jauna elementa dēļ. Tas tika nosaukts pēc cinka rūdas, kurā tā tika atrasta: grieķu vārds kadmeia, "kadmija zeme" ir senais smitsonīta ZnCO 3 nosaukums. Šis vārds, saskaņā ar leģendu, cēlies no feniķiešu Kadma vārda, kurš, domājams, bija pirmais, kurš atrada cinka akmeni un pamanīja tā spēju (kausējot no rūdas) varam piešķirt zeltainu krāsu. Tāds pats vārds tika dots sengrieķu mitoloģijas varonim: saskaņā ar vienu leģendu Kadms grūtā duelī uzvarēja Pūķi un uz savām zemēm uzcēla Kadmea cietoksni, ap kuru pēc tam auga septiņu vārtu pilsēta Tēba.

Kadmija izplatība dabā un tā rūpnieciskā ieguve.

Kadmija saturs zemes garozā ir 1,6·10–5%. Tas ir tuvu antimonam (2,10–5%) un divreiz biežāk nekā dzīvsudrabam (8,10–6%). Kadmijam ir raksturīga migrācija karstos pazemes ūdeņos kopā ar cinku un citiem ķīmiskiem elementiem, kas ir pakļauti dabisko sulfīdu veidošanās procesam. Tas koncentrējas hidrotermālajos nogulumos. Vulkāniskie ieži satur līdz 0,2 mg kadmija uz kg, no nogulumiežiem visbagātākie ar kadmiju ir māli - līdz 0,3 mg/kg, mazākā mērā - kaļķakmeņi un smilšakmeņi (apmēram 0,03 mg/kg). Vidējais kadmija saturs augsnē ir 0,06 mg/kg.

Kadmijam ir savi minerāli – zaļokkīts CdS, otavīts CdCO 3, monteponīts CdO. Tomēr tie neveido paši savus noguldījumus. Vienīgais rūpnieciski nozīmīgais kadmija avots ir cinka rūdas, kur tas sastopams 0,01–5% koncentrācijā. Kadmijs uzkrājas arī galēnā (līdz 0,02%), halkopirītā (līdz 0,12%), pirītā (līdz 0,02%), stannītā (līdz 0,2%). Kopējie pasaules kadmija resursi tiek lēsti 20 miljonu tonnu apmērā, rūpnieciskie - 600 tūkstošus tonnu.

Vienkāršas vielas un metāliskā kadmija rūpnieciskās ražošanas raksturojums.

Kadmijs ir sudrabaini cieta viela ar zilganu spīdumu uz svaigas virsmas, mīksts, kaļams, kaļams metāls, viegli velmējams loksnēs un viegli pulējams. Tāpat kā alva, arī kadmija nūjas, saliekot, rada krakšķošu skaņu. Kūst 321,1°C, vārās 766,5°C, blīvums ir 8,65 g/cm 3, kas ļauj to klasificēt kā smago metālu.

Kadmijs ir stabils sausā gaisā. Mitrā gaisā tas ātri izbalē, un sildot viegli mijiedarbojas ar skābekli, sēru, fosforu un halogēniem. Kadmijs nereaģē ar ūdeņradi, slāpekli, oglekli, silīciju un boru.

Kadmija tvaiki mijiedarbojas ar ūdens tvaikiem, izdalot ūdeņradi. Skābes izšķīdina kadmiju, veidojot šī metāla sāļus. Kadmijs samazina amonija nitrātu koncentrētos šķīdumos par amonija nitrītu. Ūdens šķīdumā to oksidē noteiktu metālu katjoni, piemēram, varš (II) un dzelzs (III). Atšķirībā no cinka, kadmijs nesadarbojas ar sārmu šķīdumiem.

Galvenie kadmija avoti ir cinka ražošanas starpprodukti. Metāla nogulsnes, kas iegūtas pēc cinka sulfāta šķīdumu attīrīšanas, iedarbojoties ar cinka putekļiem, satur 2–12% kadmija. Frakcijas, kas veidojas cinka destilācijas ražošanā, satur 0,7–1,1% kadmija, un frakcijas, kas iegūtas cinka rektifikācijas attīrīšanas laikā, satur līdz 40% kadmija. Kadmiju iegūst arī no putekļiem no svina un vara kausēšanas iekārtām (tas var saturēt attiecīgi līdz 5% un 0,5% kadmija). Putekļus parasti apstrādā ar koncentrētu sērskābi un pēc tam kadmija sulfātu izskalo ar ūdeni.

Kadmija sūklis tiek izgulsnēts no kadmija sulfāta šķīdumiem, iedarbojoties ar cinka putekļiem, pēc tam to izšķīdina sērskābē un šķīdumu attīra no piemaisījumiem, iedarbojoties ar cinka oksīdu vai nātrija karbonātu, kā arī ar jonu apmaiņas metodēm. Metāla kadmiju izolē ar elektrolīzi uz alumīnija katodiem vai reducējot ar cinku.

Lai noņemtu cinku un svinu, kadmija metālu izkausē zem sārma slāņa. Kausējumu apstrādā ar alumīniju, lai atdalītu niķeli, un amonija hlorīdu, lai atdalītu talliju. Izmantojot papildu attīrīšanas metodes, ir iespējams iegūt kadmiju ar piemaisījumu saturu 10–5% no svara.

Gadā tiek saražoti aptuveni 20 tūkstoši tonnu kadmija. Tās ražošanas apjoms lielā mērā ir saistīts ar cinka ražošanas apjomu.

Vissvarīgākā kadmija pielietojuma joma ir ķīmisko enerģijas avotu ražošana. Kadmija elektrodus izmanto baterijās un akumulatoros. Niķeļa-kadmija bateriju negatīvās plāksnes ir izgatavotas no dzelzs sietiem ar kadmija sūkli kā aktīvo vielu. Pozitīvās plāksnes ir pārklātas ar niķeļa hidroksīdu. Elektrolīts ir kālija hidroksīda šķīdums. Uz kadmija un niķeļa bāzes tiek izgatavotas arī kompaktas baterijas vadāmām raķetēm, tikai šajā gadījumā par pamatu tiek uzstādītas nevis dzelzs, bet niķeļa sietas.

Niķeļa-kadmija sārma akumulatorā notiekošos procesus var aprakstīt ar kopējo vienādojumu:

Cd + 2NiO(OH) + 2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2

Niķeļa-kadmija sārma baterijas ir uzticamākas nekā svina skābes akumulatori. Šie strāvas avoti izceļas ar augstiem elektriskiem parametriem, stabilu darbību un ilgu kalpošanas laiku. Tos var uzlādēt tikai vienas stundas laikā. Tomēr niķeļa-kadmija akumulatorus nevar uzlādēt, ja tie vispirms nav pilnībā izlādēti (šajā ziņā tie ir zemāki par metāla hidrīda akumulatoriem).

Kadmiju plaši izmanto metālu pretkorozijas pārklājumu uzklāšanai, īpaši, ja tie nonāk saskarē ar jūras ūdeni. Svarīgākās kuģu, lidmašīnu daļas, kā arī dažādi produkti, kas paredzēti darbībai tropu klimatā, ir pārklāti ar kadmiju. Iepriekš dzelzs un citi metāli tika pārklāti ar kadmiju, iegremdējot izstrādājumus izkausētā kadmijā; tagad kadmija pārklājums tiek uzklāts elektrolītiski.

Kadmija pārklājumiem ir dažas priekšrocības salīdzinājumā ar cinka pārklājumiem: tie ir izturīgāki pret koroziju un tos ir vieglāk padarīt vienmērīgus un gludus. Šādu pārklājumu augstā elastība nodrošina vītņoto savienojumu hermētiskumu. Turklāt kadmijs, atšķirībā no cinka, ir stabils sārmainā vidē.

Tomēr kadmija pārklājumam ir savas problēmas. Kad kadmijs tiek elektrolītiski uzklāts uz tērauda detaļu, elektrolītā esošais ūdeņradis var iekļūt metālā. Tas izraisa tā saukto ūdeņraža trauslumu augstas stiprības tēraudos, izraisot negaidītu metāla atteici zem slodzes. Lai novērstu šo parādību, kadmija pārklājumos tiek ievadīta titāna piedeva.

Turklāt kadmijs ir toksisks. Tāpēc, lai gan kadmija alva tiek izmantota diezgan plaši, to aizliegts izmantot virtuves piederumu un pārtikas trauku ražošanai.

Apmēram desmitā daļa no pasaulē saražotā kadmija tiek tērēta sakausējumu ražošanai. Kadmija sakausējumus galvenokārt izmanto kā pretberzes materiālus un lodmetālus. Sakausējums, kas satur 99% kadmija un 1% niķeļa, tiek izmantots gultņu ražošanai, kas darbojas automašīnu, lidmašīnu un kuģu dzinējos augstā temperatūrā. Tā kā kadmijs nav pietiekami izturīgs pret skābēm, tostarp smērvielās esošajām organiskajām skābēm, kadmija bāzes gultņu sakausējumi dažkārt tiek pārklāti ar indiju.

Vara sakausēšana ar nelielām kadmija piedevām ļauj padarīt elektrotransporta līniju vadus nodilumizturīgākus. Vara ar kadmija piedevu elektrovadītspējas ziņā gandrīz neatšķiras no tīra vara, taču tas ir ievērojami pārāks stiprības un cietības ziņā.

Kadmijs ir iekļauts Wood's metālā, zemas kušanas sakausējums, kas satur 50% bismuta, 25% svina, 12,5% alvas, 12,5% kadmija. Koksnes sakausējumu var izkausēt verdošā ūdenī. Interesanti, ka pirmie burti Vuda sakausējuma sastāvdaļas veido abreviatūru VOSK. To 1860. gadā izgudroja ne pārāk slavenais angļu inženieris B. Vuds. Šo izgudrojumu bieži vien kļūdaini piedēvē viņa vārdabrālim - slavenajam amerikāņu fiziķim Robertam Viljamsam Vudam, kurš dzimis tikai astoņus gadus. Vēlāk Zemas kušanas kadmija sakausējumus izmanto kā materiālu plānu un sarežģītu lējumu izgatavošanai, automātiskajās ugunsaizsardzības sistēmās, stikla lodēšanai pie metāla.Kadmiju saturoši lodmetāli ir diezgan izturīgi pret temperatūras svārstībām.

Straujš pieprasījums pēc kadmija sākās 40. gados un bija saistīts ar kadmija izmantošanu kodolrūpniecībā – tika atklāts, ka tas absorbē neitronus un no tā sāka izgatavot kodolreaktoru vadības un avārijas stieņus. Kadmija spēja absorbēt stingri noteiktas enerģijas neitronus tiek izmantota neitronu staru enerģijas spektru izpētē.

Kadmija savienojumi.

Kadmijs veido binārus savienojumus, sāļus un daudzus kompleksus, tostarp metālorganiskus savienojumus. Šķīdumos ir saistītas daudzu sāļu, jo īpaši halogenīdu, molekulas. Hidrolīzes dēļ šķīdumos ir nedaudz skāba vide. Saskaroties ar sārmu šķīdumiem, sākot no pH 7–8, bāziskie sāļi izgulsnējas.

Kadmija oksīds CdO iegūst, reaģējot vienkāršas vielas vai kalcinējot kadmija hidroksīdu vai karbonātu. Atkarībā no "termiskās vēstures" tas var būt zaļgandzeltens, brūns, sarkans vai gandrīz melns. Tas daļēji ir saistīts ar daļiņu izmēru, bet lielākoties tas ir režģa defektu rezultāts. Virs 900°C kadmija oksīds ir gaistošs, un 1570°C temperatūrā tas pilnībā sublimējas. Tam ir pusvadītāju īpašības.

Kadmija oksīds viegli šķīst skābēs un slikti šķīst sārmos, to viegli reducē ar ūdeņradi (900 ° C temperatūrā), oglekļa monoksīdu (virs 350 ° C) un oglekli (virs 500 ° C).

Kadmija oksīdu izmanto kā elektrodu materiālu. Tas ir iekļauts smēreļļās un partijās īpašu brilles ražošanai. Kadmija oksīds katalizē vairākas hidrogenēšanas un dehidrogenēšanas reakcijas.

Kadmija hidroksīds Cd(OH)2 izgulsnējas kā baltas nogulsnes no kadmija(II) sāļu ūdens šķīdumiem, pievienojot sārmu. Saskaroties ar ļoti koncentrētiem sārmu šķīdumiem, tas pārvēršas par hidroksokadmātiem, piemēram, Na 2. Kadmija hidroksīds reaģē ar amonjaku, veidojot šķīstošus kompleksus:

Cd(OH)2 + 6NH3H2O ​​= (OH)2 + 6H2O

Turklāt kadmija hidroksīds nonāk šķīdumā sārmu elementu cianīdu ietekmē. Virs 170°C tas sadalās līdz kadmija oksīdam. Kadmija hidroksīda mijiedarbība ar ūdeņraža peroksīdu ūdens šķīdumā izraisa dažādu sastāvu peroksīdu veidošanos.

Kadmija hidroksīdu izmanto citu kadmija savienojumu iegūšanai, kā arī kā analītisku reaģentu. Tas ir daļa no kadmija elektrodiem strāvas avotos. Turklāt kadmija hidroksīdu izmanto dekoratīvās brilles un emaljās.

Kadmija fluorīds CdF 2 nedaudz šķīst ūdenī (4,06% no svara 20 ° C temperatūrā), nešķīst etanolā. To var iegūt, iedarbojoties ar fluoru uz metālu vai fluorūdeņradi uz kadmija karbonātu.

Kadmija fluorīdu izmanto kā optisku materiālu. Tā ir dažu stiklu un fosfora sastāvdaļa, kā arī cieto elektrolītu sastāvdaļa ķīmiskās strāvas avotos.

Kadmija hlorīds CdCl 2 labi šķīst ūdenī (53,2% no svara 20 ° C temperatūrā). Tā kovalentais raksturs nosaka tā salīdzinoši zemo kušanas temperatūru (568,5 ° C), kā arī tā šķīdību etanolā (1,5% 25 ° C temperatūrā).

Kadmija hlorīdu iegūst, kadmijam reaģējot ar koncentrētu sālsskābi vai hlorējot metālu 500°C temperatūrā.

Kadmija hlorīds ir elektrolītu sastāvdaļa kadmija galvaniskajās šūnās un sorbenti gāzu hromatogrāfijā. Tā ir daļa no dažiem risinājumiem fotogrāfijā, katalizatoriem organiskajā sintēzē un plūsmas pusvadītāju kristālu audzēšanai. To izmanto kā kodinātāju audumu krāsošanā un apdrukā. Kadmija organiskos savienojumus iegūst no kadmija hlorīda.

Kadmija bromīds CdBr 2 veido zvīņainus kristālus ar perlamutra spīdumu. Tas ir ļoti higroskopisks, labi šķīst ūdenī (52,9% no svara 25 ° C temperatūrā), metanolā (13, 9% pēc svara 20 ° C temperatūrā), etanolā (23,3 svara% 20 ° C temperatūrā).

Kadmija bromīdu iegūst, bromējot metālu vai iedarbojoties ar ūdeņraža bromīdu uz kadmija karbonātu.

Kadmija bromīds kalpo kā katalizators organiskajā sintēzē, ir fotogrāfisko emulsiju stabilizators un vibrējošo kompozīciju sastāvdaļa fotogrāfijā.

Kadmija jodīds CdI 2 veido spīdīgus lapu formas kristālus, tiem ir slāņaina (divdimensiju) kristāla struktūra. Ir zināmi līdz 200 kadmija jodīda politipi, kas atšķiras pēc slāņu secības ar sešstūra un kubisku ciešu blīvējumu.

Atšķirībā no citiem halogēniem, kadmija jodīds nav higroskopisks. Tas labi šķīst ūdenī (46,4% no svara 25 ° C temperatūrā). Kadmija jodīdu iegūst, jodējot metālu karsējot vai ūdens klātbūtnē, kā arī iedarbojoties ūdeņraža jodīdam uz kadmija karbonātu vai oksīdu.

Kadmija jodīds kalpo kā katalizators organiskajā sintēzē. Tā ir pirotehnisko kompozīciju un smērvielu sastāvdaļa.

Kadmija sulfīds CdS, iespējams, bija pirmais šī elementa savienojums, par ko sāka interesēties nozare. Tas veido kristālus no citrondzelteniem līdz oranžsarkaniem. Kadmija sulfīdam ir pusvadītāju īpašības.

Šis savienojums praktiski nešķīst ūdenī. Tas ir arī izturīgs pret sārmu šķīdumiem un lielāko daļu skābju.

Kadmija sulfīdu iegūst kadmija un sēra tvaiku mijiedarbībā, nogulsnēs no šķīdumiem sērūdeņraža vai nātrija sulfīda ietekmē un kadmija un sērorganisko savienojumu reakcijās.

Kadmija sulfīds ir svarīga minerālkrāsviela, ko agrāk sauca par kadmija dzelteno.

Krāsošanas biznesā kadmija dzelteno krāsu vēlāk sāka izmantot plašāk. Jo īpaši ar to tika krāsotas vieglās automašīnas, jo, starp citām priekšrocībām, šī krāsa labi izturēja lokomotīvju dūmus. Kadmija sulfīds tika izmantots arī kā krāsviela tekstilizstrādājumu un ziepju ražošanā. Krāsainu caurspīdīgu stiklu iegūšanai tika izmantotas atbilstošas ​​koloidālās dispersijas.

Pēdējos gados tīrs kadmija sulfīds ir aizstāts ar lētākiem pigmentiem - kadmoponu un cinka-kadmija litoponu. Kadmopons ir kadmija sulfīda un bārija sulfāta maisījums. To iegūst, sajaucot divus šķīstošos sāļus - kadmija sulfātu un bārija sulfīdu. Rezultātā veidojas nogulsnes, kas satur divus nešķīstošus sāļus:

CdSO 4 + BaS = CdSI + BaSO 4 Ї

Cinka-kadmija litopons satur arī cinka sulfīdu. Izgatavojot šo krāsvielu, vienlaikus izgulsnējas trīs sāļi. Litopons ir krēmkrāsas vai ziloņkaula krāsā.

Pievienojot kadmija selenīdu, cinka sulfīdu, dzīvsudraba sulfīdu un citus savienojumus, kadmija sulfīds rada termiski stabilus pigmentus ar spilgtām krāsām, sākot no gaiši dzeltenas līdz tumši sarkanai.

Kadmija sulfīds dod liesmai zilu krāsu. Šis īpašums tiek izmantots pirotehnikā.

Turklāt kadmija sulfīdu izmanto kā aktīvo vidi pusvadītāju lāzeros. To var izmantot kā materiālu fotoelementu, saules bateriju, fotodiožu, gaismas diožu un fosfora ražošanai.

Kadmija selenīds CdSe veido tumši sarkanus kristālus. Tas nešķīst ūdenī un sadalās ar sālsskābi, slāpekļskābi un sērskābi. Kadmija selenīdu iegūst, sakausējot vienkāršas vielas vai no gāzveida kadmija un selēna, kā arī izgulsnējot no kadmija sulfāta šķīduma ūdeņraža selenīda iedarbībā, kadmija sulfīda reakcijā ar selēnskābi un kadmija un selēna organisko savienojumu mijiedarbību. .

Kadmija selenīds ir fosfors. Tas kalpo kā aktīva vide pusvadītāju lāzeros un ir materiāls fotorezistoru, fotodiožu un saules bateriju ražošanai.

Kadmija selenīds ir pigments emaljām, glazūrām un mākslas krāsām. Rubīna stikls ir krāsots ar kadmija selenīdu. Tieši šis, nevis hroma oksīds, kā pašā rubīnā, padarīja Maskavas Kremļa zvaigznes rubīna sarkanas.

Kadmija telurīds CdTe krāsa var būt no tumši pelēkas līdz tumši brūnai. Tas nešķīst ūdenī, bet sadalās ar koncentrētām skābēm. To iegūst šķidra vai gāzveida kadmija un telūra mijiedarbības rezultātā.

Kadmija telurīds, kuram ir pusvadītāju īpašības, tiek izmantots kā rentgenstaru un gamma starojuma detektors, un dzīvsudraba-kadmija telurīds ir atradis plašu pielietojumu (īpaši militāriem nolūkiem) infrasarkano staru detektoros siltuma attēlveidošanai.

Ja tiek pārkāpta stehiometrija vai tiek ievadīti piemaisījumi (piemēram, vara un hlora atomi), kadmija telurīds iegūst gaismjutīgas īpašības. To izmanto elektrofotogrāfijā.

Kadmija organiskie savienojumi CdR 2 un CdRX (R = CH 3, C 2 H 5, C 6 H 5 un citi ogļūdeņražu radikāļi, X - halogēni, OR, SR utt.) parasti tiek iegūti no atbilstošajiem Grignar reaģentiem. Tie ir mazāk termiski stabili nekā to cinka kolēģi, bet parasti ir mazāk reaģējoši (parasti gaisā neuzliesmojoši). To svarīgākais pielietojums ir ketonu ražošana no skābes hlorīdiem.

Kadmija bioloģiskā loma.

Kadmijs ir sastopams gandrīz visu dzīvnieku organismos (sauszemes dzīvniekiem tas ir aptuveni 0,5 mg uz 1 kg masas, un jūras dzīvniekiem tas ir no 0,15 līdz 3 mg/kg). Tajā pašā laikā tas tiek uzskatīts par vienu no toksiskākajiem smagajiem metāliem.

Kadmijs organismā koncentrējas galvenokārt nierēs un aknās, savukārt kadmija saturs organismā palielinās līdz ar vecumu. Tas uzkrājas kompleksu veidā ar olbaltumvielām, kas piedalās fermentatīvos procesos. Kadmijs, nonākot organismā no ārpuses, inhibē vairākus fermentus, iznīcinot tos. Tās darbība balstās uz cisteīna atlieku –SH grupas saistīšanu olbaltumvielās un SH enzīmu inhibēšanu. Tas var arī kavēt cinku saturošu enzīmu darbību, izspiežot cinku. Tā kā kalcija un kadmija jonu rādiuss ir tuvu, tas var aizstāt kalciju kaulu audos.

Ar kadmiju cilvēki saindējušies, dzerot ar kadmiju saturošiem atkritumiem piesārņotu ūdeni, kā arī dārzeņus un graudus, kas aug zemēs, kas atrodas pie naftas pārstrādes un metalurģijas rūpnīcām. Sēnēm ir īpaša spēja uzkrāt kadmiju. Saskaņā ar dažiem ziņojumiem kadmija saturs sēnēs var sasniegt vienības, desmitus un pat 100 vai vairāk miligramus uz kg to svara. Kadmija savienojumi ir viena no kaitīgajām vielām, kas atrodamas tabakas dūmos (viena cigarete satur 1–2 mikrogramus kadmija).

Klasisks hroniskas saindēšanās ar kadmiju piemērs ir slimība, kas pirmo reizi aprakstīta Japānā 1950. gados un saukta par “itai-itai”. Slimību pavadīja stipras sāpes jostas rajonā un muskuļu sāpes. Parādījās arī raksturīgas neatgriezeniska nieru bojājuma pazīmes. Ir reģistrēti simtiem itai-itai nāves gadījumu. Slimību plaši izplatījās Japānā tā laika lielais vides piesārņojums un japāņu specifiskais uzturs – galvenokārt rīsi un jūras veltes (tie spēj uzkrāt kadmiju lielā koncentrācijā). Pētījumi liecina, ka tie, kuriem ir "Itai-Itai", patērēja līdz 600 mcg kadmija dienā. Pēc tam vides aizsardzības pasākumu rezultātā ievērojami samazinājās tādu sindromu kā “Itai-Itai” biežums un smagums.

ASV tika konstatēta saistība starp kadmija līmeni atmosfērā un nāves gadījumu skaitu no sirds un asinsvadu slimībām.

Tiek uzskatīts, ka aptuveni 1 mcg kadmija uz 1 kg ķermeņa svara var iekļūt cilvēka ķermenī dienā, nekaitējot veselībai. Dzeramajā ūdenī kadmija saturs nedrīkst pārsniegt 0,01 mg/l. Saindēšanās ar kadmiju pretlīdzeklis ir selēns, taču, lietojot uzturā ar šo elementu bagātu pārtiku, organismā samazinās sēra saturs, un tādā gadījumā kadmijs atkal kļūst bīstams.

Jeļena Savinkina

No kurienes jūs iegūstat kadmiju? Kadmiju vienmēr satur rūdas, no kurām iegūst cinku un svinu, un dažreiz arī vara rūdā. Tāpēc tas neizbēgami nonāk šo metālu ražošanas atkritumos. Bet tie netiek izmesti, bet tiek mēģināti pārstrādāt, jo ir daudz citu elementu, kas cilvēkiem ir nepieciešami. Kadmija daļa ir ļoti liela - 0,3–0,5% no cinka koncentrāta svara, un 95% no tā tiek ņemti no turienes. Faktiski kadmijs tika atklāts, pētot cinka savienojumus. Viņi stāsta šādu stāstu (sk. “Ķīmija un dzīve”, 1970, Nr. 9). 1817. gadā Magdeburgā izcēlās konflikts: rajona ārsts Rolovs lika izņemt no tirdzniecības visus preparātus ar cinka oksīdu, jo bija aizdomas, ka tie satur arsēnu. Farmaceiti zvērēja, ka preparātos nav arsēna, izņemot varbūt dzelzs oksīdu, kas piešķir ziedei dzeltenīgu krāsu. Šķīrējtiesnesis bija profesors Frīdrihs Strohmeijers no Getingenes universitātes, kurš tajā laikā bija galvenais farmācijas inspektors. Viņam faktiski izdevās no narkotikām izolēt dzeltenīgu savienojumu. Tomēr tam nebija nekāda sakara ne ar arsēnu, ne dzelzi, bet izrādījās, ka tas ir jauna elementa oksīds. 1817. gada rudenī sarunās ar kolēģiem Strohmeijers to nosauca par kadmiju, par ko sniegts šāds skaidrojums. Leģendārais feniķiešu princis Kadms, ieradies Boiotijā, meklējot Zeva nozagto māsu Eiropu, uzcēla tur Kadmes cietoksni. Ap to vēlāk auga senās Grieķijas Tēbas. Senos laikos netālu no šīs pilsētas tika atrasts īpašs cinka savienojumu maisījums, ko sauca par “kadmijas zemi” jeb kadmiju. Strohmeyer izmantoja šo vārdu.

Arī Rolovs drīz vien pārliecinājās, ka aizdomīgais piemaisījums nav arsēns, bet gan jauna metāla savienojums. Bet viņa raksts tika nosūtīts uz " Žurnāls fur der praktischen Heilkunde”, tika aizkavēts un publicēts 1818. gada aprīlī, kad ķīmiķi jau zināja par Strohmeijera atklājumu.

Kā savienojuma dzeltenā krāsa ietekmēja interesi par kadmiju? Vistiešākajā veidā: drīz pēc Strohmeijera atklājuma kāds Karstens, Breslavas (tagad Vroclavas) rūpnīcas vecākais padomnieks metalurģijas jautājumos, Silēzijas cinka rūdā atrada elementu, kas radīja dzeltenas nogulsnes, kad caur tā šķīdumu tika izvadīts sērūdeņradis, un to sauca par "melīniju" no latīņu vārda " mellis", kas nozīmē medus. Tas joprojām bija tas pats kadmijs, un tā sulfīds kļuva par izcilu dzelteno pigmentu vispirms māksliniekiem, bet pēc tam, kad cena nokritās, krāsošanai. Iegūstot kadmija sulfīdu dažādos veidos, jūs varat izgatavot skaistu krāsu dažādos toņos - no citrona līdz apelsīnam. Tā kā tas ir izturīgs pret skābēm, sārmiem un spēcīgu karstumu, kadmija dzeltenais ir piemērots arī keramikas krāsošanai. Turklāt, kadmija sulfīdu sajaucot ar ultramarīnu, veidojas izcila zaļā krāsa - kadmija zaļā. Dedzinot kadmijs iegūst zilu krāsu, tāpēc to izmantoja arī pirotehnikā. Tā 20. gadsimta 90. gados 17% kadmija tika izmantoti dažādu mērķu krāsu sagatavošanai.

Kāds ir kadmija galvenais pielietojums? Niķeļa-kadmija akumulatori: viens no tajos esošajiem elektrodiem ir izgatavots no kadmija vai tā hidroksīda, to ražošanā tiek patērēti vairāk nekā 60% no visa iegūtā kadmija. Šie akumulatori ir ļoti izturīgi: tie spēj nodrošināt vairākas reizes vairāk izlādes-uzlādes ciklu nekā to tuvākie konkurenti - svina akumulatori, tomēr tie maksā desmit reizes vairāk. Un attiecībā uz uzkrātās elektroenerģijas un svara attiecību Ni-Cd ir divreiz augstāks par Pb, kas padara tos daudzsološus elektriskajiem transportlīdzekļiem. Mūsdienu niķeļa-kadmija bateriju kalpošanas laiks ir vairāk nekā 30 gadi. Tie ātri uzlādējas un ātri atbrīvo enerģiju, un to zemās iekšējās pretestības dēļ tie var nodrošināt lielu strāvas blīvumu bez sasilšanas. Tāpēc tos izmanto visur, kur nepieciešams liels strāvas blīvums - elektromobiļos, trolejbusos, tramvajos, elektrovilcienos, skrūvgriežos, kā arī radioiekārtās un sadzīves tehnikā. Vēl nesen viņi ar enerģiju piegādāja arī datorus un mobilos tālruņus, taču tagad to vietu ieņem litija joni. Niķeļa-kadmija akumulatorus paredzēts izmantot arī alternatīvās enerģijas sistēmās, kur ik pa laikam ir nepieciešams kaut kur iesūknēt lieko enerģiju, kas pēc tam kompensē ražošanas trūkumu slikto laikapstākļu dēļ: šādi akumulatori var nodrošināt drošu enerģijas uzglabāšanu. līdz 6,5 MWh elektroenerģijas, kas tos nostāda vienā līmenī ar svinu un nātrija sulfīdu.

Starp niķeļa-kadmija akumulatoru trūkumiem var minēt augstu pašizlādes un atmiņas efektu: ja uzlādēsiet akumulatoru, kas nav pilnībā izlādējies, tas ar katru reizi uzkrās arvien mazāk enerģijas. Pastāv uzskats, ka ar šo efektu var cīnīties, ja šāds akumulators ik pa laikam ļoti stipri izlādējas. Bet to galvenais trūkums ir kadmija toksicitāte; tā dēļ pastāvīgi samazinās niķeļa-kadmija bateriju, kā arī kadmija pigmentu izmantošana krāsām, stabilizatori polimēriem (10% no metāla produkcijas), un pārklājumi metāliem (5%).

Kurš kadmija lietojums pieaug? Saules paneļu ražošana. Kadmija telurīds diezgan labi pārvērš saules gaismu elektroenerģijā, lai gan tas ir zemāks par silīcija akumulatoriem: tirgū pieejamo moduļu efektivitāte ir attiecīgi 8–9% un 13–16%. Tomēr kadmija telurīds tiek nogulsnēts plānu kārtiņu veidā uz vadoša stikla, kas prasa daudz mazāk enerģijas un materiālu nekā silīcija akumulatoru ražošanai. Rezultātā (" ”, 2012, 16, 5245–5259; doi:10.1016/j.rser.2012.04.034) akumulatoru ražošanas enerģijas izmaksas atmaksājas, saražojot enerģiju gada laikā, kas ir divas līdz trīs reizes (kā arī oglekļa dioksīda emisijas uz vienu Eiropā saražotās elektroenerģijas kilovatu) mazāk nekā silīcija baterijām Citiem vārdiem sakot, baterijas, kurās izmanto kadmija savienojumus, ir ļoti videi draudzīgas. Palielinoties efektivitātei, šī atšķirība palielināsies vēl vairāk, un šeit ir perspektīvas, jo kadmija telurīda rekordefektivitātes vērtības 2011. gadā bija attiecīgi 15,6 un 13,8%, uzklājot tā plāno kārtiņu uz stikla un elastīgā poliimīda. Akumulatori, kuru pamatā ir polimēri, sver simtiem reižu mazāk nekā stikla akumulatori, un tie ir viegli montējami uz izliektām virsmām, kas piesaista pētnieku uzmanību.

Plānās plēves vēl nav viss. Uz kvantu punktiem veidoti elementi, kas veidoti no halkogenīdiem – kadmija sulfīda, telurīda un selenīda – ir perspektīvi trešās paaudzes saules bateriju pārstāvji, kas, pēc ekspertu domām, spēj beidzot nodrošināt šī enerģijas avota pašpietiekamību. Punkti piesaista pētnieku uzmanību, jo, pateicoties to īpašību atkarībai no izmēra, ir iespējams panākt visa saules spektra absorbciju un pārvēršanu elektroenerģijā. Turklāt dažos eksperimentos halkogenīda kvantu punkti parādīja spēju iegūt vairākus elektronus no viena fotona - vairāku eksitonu ģenerēšanas efektu. Acīmredzot, ja to izmanto pareizi, tas ievērojami palielinās gaismas pārveidošanas efektivitāti, un tas ļauj mums sagaidīt Saules elektroenerģijas un ogļu sadedzināšanas izmaksu konverģenci.

Pagaidām gan kvantu punktu potenciāls līdz galam nav atklāts - 5,42% efektivitātes rekordu 2013. gada sākumā demonstrēja uz kvantu punktu bāzes veidots elements no kadmija sulfīda un selenīda ar mangāna piedevām (“ Atsauksmes par atjaunojamo un ilgtspējīgo enerģiju”, 2013, 22, 148–167; doi:10.1016/j.rser.2013.01.030). Domājams, ka paši punkti pie tā nav vainojami - vēl nav izvēlēts optimālais elektrodu materiāls, lai nodrošinātu pilnīgu fotoreakcijas rezultātā radušos lādiņu nesēju izņemšanu no tiem. Iespējams, kadmijs noderēs arī elektrodu ražošanā; eksperimenti ar elektrodu, kas izgatavots no kadmija stannāta CdSnO 3 saules baterijām, uzrāda labus rezultātus (“ Saules enerģijas materiāli un saules baterijas”, 2013, 117, 300–305; doi:10.1016/j.solmat.2013.06.009).

Kādas citas nanodaļiņas ir izgatavotas no kadmija savienojumiem? Visdažādākie: nanostieņi, nanocaurules un pat tādas struktūras kā jūras eži. Iespējams, ka daži no tiem atradīs pielietojumu nākotnes tehnoloģijās.

Vai alvas karavīros ir kadmijs? Tas var arī beigties tur, jo neliela kadmija pievienošana ievērojami samazina citu metālu kušanas temperatūru un attiecīgi nodrošina labāku veidnes piepildījumu ar liešanas sakausējumu. Nav pārsteidzoši, ka tas ir daļa no slavenā Koka sakausējuma un tā šķirnēm. Šādus sakausējumus plaši izmanto metalogrāfijā (tos lej plānās sekcijās, paraugus mikroskopiskai izmeklēšanai), precīzajā liešanā, tie kalpo kā zaudētā kausējuma stieņi dobu figūru, kā arī kausējamo drošinātāju ražošanā. Acīmredzot tieši angļu inženiere Barnaba Vuda bija pirmā, kas atklāja kadmija spēju pazemināt citu metālu kušanas temperatūru, jo elementi, kas veido viņa vārdā nosaukto sakausējumu - septiņas līdz astoņas daļas bismuta, četras svina. un diviem alvas un kadmija kušanas temperatūra ir attiecīgi 271. 327, 231 un 742°C. Un viss kopā izkūst 69°C! Šis rezultāts bija tik negaidīts 1860. gadā, ka žurnāla “ American Journal of Science and Arts” pievienoja šādu piezīmi Vuda rakstam: “Mums ir bijis laiks atkārtot tikai dažus no interesantajiem Dr. Wood eksperimentiem saistībā ar kadmija apbrīnojamo efektu dažādu sakausējumu kušanas temperatūras pazemināšanā.” Mūsdienās kadmija spēja samazināt metālu kušanas temperatūru tiek izmantota, pievienojot to lodmetāliem – tas veido 2% no pasaules metālu ražošanas apjoma. Turklāt lodmetāli ir ne tikai rūpnieciski, bet arī mājās gatavoti. Piemēram, juvelieru forumā amatnieki sniedz šādus ieteikumus: “Pievienojiet zeltam nedaudz kadmija, tā kušanas temperatūra būs zemāka par izstrādājuma metāla kušanas temperatūru, un būs iespējams pielodēt nepieciešamo daļu. Tā kā kadmijs lodēšanas laikā var iztvaikot, produkta paraugs var nemainīties. Vienkārši ir jālodē zem spiediena, lai nesaindētos.

Kāds ir kadmija ceļš organismā?"Bērnu rotaļlietās kadmijs nav iespējams, tas ir indīgs," teiks lasītājs. Un viņam būs taisnība, bet tikai daļēji, jo maz ticams, ka kadmijs no alvas karavīra (jebkura figūra, kas izgatavota no sudrabaini smagā metāla, kas izlieta mazā darbnīcā) vai no dzeltena raksta uz salātu bļodas var kaut kā iekļūt cilvēka ķermenī. Viņam ir pavisam citi veidi. Tās ir trīs. Pirmkārt, ar cigarešu dūmiem: kadmijs labi uzkrājas tabakas lapās. Otrkārt, no gaisa, īpaši pilsētas gaisa: tajā ir daudz ceļa putekļu, kas rodas riepu un bremžu kluču noberšanās rezultātā (un kadmijs ir daļa no to sastāva); Jo vairāk jūs ieelpojat šos putekļus, jo augstāks ir kadmija saturs organismā. Tādējādi satiksmes regulētāju vidū tas ir pusotru reizi vairāk nekā ceļu strādnieku vidū no lauku rajoniem (“ Ķīmosfēra”, 2013, 90, 7, 2077–2084). Kadmijs ir arī termoelektrostaciju dūmos, ja tās darbojas ar oglēm, un dūmos, kas rodas degošas koksnes dēļ, jo koki to iegūst no augsnes. Trešais avots ir pārtika, īpaši augu saknes, lapas un graudi: tur uzkrājas kadmijs. Sietlas zinātnieku veiktie pētījumi parādīja, ka starp jaunām sievietēm, kuras dzīvo apgabalos, kas nav piesārņoti ar kadmiju, smēķēšana ir galvenais kadmija avots, kas palielina šī metāla saturu pusotru reizi. Bet starp pārtikas produktiem nozīmīgs kadmija avots izrādījās tofu pupiņu biezpiens - viena tā porcija nedēļā palielina kadmija saturu organismā par 22% (“ Zinātne par kopējo vidi”, 2011, 409, 9, 1632–1637). Daudz kadmija ir atrodams moluskos un vēžveidīgajos, kas barojas ar planktonu. Jaunzēlandes biologi atklājuši, ka jūras ūdenī esošais kadmijs (tā koncentrācija tajā ir 0,11 μg/l), visticamāk, tur nokļuvis cilvēka vainas dēļ. Kadmijs atrodas fosfora mēslošanas līdzekļos, no kurienes tas, starp citu, galvenokārt nonāk ēdamajos augos. Lietus ieskalo mēslojumu upēs un pēc tam jūrā. Kadmijs pārvietojas pa mikrodaļiņu virsmu. Nokļūstot sālsūdenī, tas izdalās un nonāk fitoplanktonā un līdz ar to arī austerēs. Rezultātā moluski, kas aug augstāk upju grīvās, kur kadmijs vēl nav izskalots no mikrodaļiņām, ir salīdzinoši tīri, un tie, kas atrodas zemāk, satur īpaši daudz šī metāla (“ Zinātne par kopējo vidi”, 1996, 181, 1, 31–44). Kadmija saturs austerēs ir 13–26 mikrogrami uz gramu sausnas. Salīdzinājumam: saulespuķu sēklās, kuras arī tiek uzskatītas par svarīgu kadmija avotu, ir 0,2–2,5 mcg uz gramu graudu, tabakas lapās - 0,5–1 mcg uz gramu sausnas. Tā kā ar planktonu barojas ne tikai austeres, kadmijs nonāk arī zivīs, kas nozvejotas netīrās jūrās. Un netīrākā ir Baltijas jūra, kurā ietek daudzas upes no industriālajiem rajoniem un intensīvas lauksaimniecības apvidiem.

Kā antropogēnais kadmijs nonāk vidē? Papildus fosfātu mēslošanas līdzekļiem, ceļu putekļiem un degvielas sadedzināšanai ir vēl divi veidi. Pirmā ir krāsainā metalurģija: ar visiem pūliņiem, kas vērsti uz emisiju attīrīšanu, daļa no tā neizbēgami iziet cauri visiem filtriem. Otrais ir poligoni un atkritumu pārstrādes vietas, piemēram, kad tur deg plastmasa. Taču poligonā arī bez apkures kadmijs izskalojas un kopā ar ūdeni nonāk augsnē. Kopumā krāsainā metalurģija gadā rada 5 tūkstošus tonnu kadmija emisiju, atkritumu sadedzināšana - 1,5, bet fosfātu mēslošanas līdzekļu ražošana un malkas dedzināšana - 0,2 tūkstošus tonnu katra no vairāk nekā septiņiem tūkstošiem tonnu, ko cilvēki izplata vidē aptuveni. kopš XX gadsimta 30. gadiem. Pašas dabas iespējas ir pieticīgākas: 0,52 tūkstošus tonnu nodrošina vulkāni un 0,2 tūkstošus tonnu augu ekskrementi, kopā 0,83 tūkstoši tonnu (sk. “Ķīmija un dzīve”, 1979, Nr. 12). Citiem vārdiem sakot, ne vairāk kā divas trešdaļas no zemes zarnām iegūtā kadmija var pārvērst metālā (un globālā ražošana jau gadu desmitiem ir svārstījusies no 17 līdz 20 tūkstošiem tonnu gadā), tāpēc izmantošanas perspektīvas šeit ir ļoti plašas. . Tomēr stimula nav, par ko tiks runāts tālāk.

Kā jauni kadmiju saturoši materiāli izturēsies poligonā? Savādāk. Detalizētu analīzi veica Vasīlijs Fthenakos no Brukhavenas Nacionālās laboratorijas (ASV), kurš detalizēti aprakstīja kadmija telurīda akumulatora dzīves ciklu (“ Atsauksmes par atjaunojamo un ilgtspējīgo enerģiju”, 2004, 8, 303–334; doi:10.1016/j.rser.2003.12.001). Viņš spriež šādi. Saules elementā kadmija savienojums atrodas starp stikla vai plastmasas slāņiem. Tāpēc kadmiju saturošas daļiņas vidē var parādīties tikai tad, kad elements tiek iznīcināts, kas notiek vai nu ļoti putekļainā vietā, vai arī bojājuma laikā. Bet pat tad, kā parādīja eksperiments, neviens lietus nespēj izskalot no elementa ievērojamu kadmija daudzumu. CdTe iztvaikošanas temperatūra pārsniedz 1000°C, un CdS, kas arī atrodas šajos elementos, ir 1700°C, tāpēc darbības laikā iztvaikošana nenotiks.

Ko darīt, ja elements atrodas uz privātmājas jumta, kurā izcēlās ugunsgrēks? Gaisā kadmija telurīds saglabājas stabils līdz 1050°C temperatūrai, kas ir mazāk nekā sildīšana parastā ugunsgrēka laikā. Tiešie eksperimenti ir pierādījuši, ka, ja akumulators ir izgatavots uz stikla pamatnes, gandrīz viss kadmijs paliks izkausētajā stiklā - no tā jau tā nelielā daudzuma (galu galā tā ir plāna plēve) var izdalīties tikai 0,6%. Daži elementi, sadaloties poligonā, faktiski sadalās, izdalot kadmiju, savukārt citi, modernāki, nē. Likumdošanas regulējums var nodrošināt, ka tiek izmesti tikai nekaitīgi elementi. Un labāk tos nemaz neizmest, jo tajos ir vērtīgs telūrs.

Diemžēl Fthenakos neko nesaka par elementiem, kuru pamatā ir polimēri, kas, visticamāk, izdegs un kadmijs nesaplūdīs stiklā. Taču viņš atzīmē, ka kadmija lietošanas aizliegumi var radīt daudz sliktākas sekas: zaudējot pārdošanas tirgu, cinka, svina un vara ražotāji pārtrauks kadmija ieguvi no atkritumiem un sāks piesārņot visu apkārt daudz vairāk nekā poligonus (atcerieties trešā daļa no kadmija, kas ieplūst skurstenī). Tāpēc kadmija izmantošana ir jāpaplašina, vienlaikus pastiprinot pasākumus produktu likvidēšanai.

Atsevišķs jautājums ir par ierīcēm, kuru pamatā ir nanopunkti: iznīcinot, šie materiāli neizbēgami izkliedēs nanodaļiņas, kas var pārvietoties pa barības ķēdi. Ir dati (“ Bīstamo materiālu žurnāls”, 2011, 192, 15, 192–199; doi:10.1016/j.jhazmat.2011.05.003), ka tajā pašā laikā tie nepaliks nemainīgi: žurku aknās un nierēs, kurām vēdera dobumā tika ievadīti kadmija selenīda nanodotiņi, tika konstatēts brīvā kadmija pieaugums. . Ietekme bija visizteiktākā, ja nanodaļiņas pirms lietošanas tika izgaismotas ar ultravioleto gaismu (acīmredzot, tas notiks ar nanoputekļiem dabiskos apstākļos). Acīmredzot prasībām attiecībā uz saules bateriju un citu uz šādām nanodaļiņām balstītu iekārtu utilizāciju ir jābūt stingrākām nekā lietojot monolītus izstrādājumus.

Kāpēc kadmijs ir bīstams? Jautājums ir daudz sarežģītāks, nekā varētu šķist, jo kadmijs nonāk organismā mikroskopiskos daudzumos un nedarbojas uzreiz. Pētnieki no Ziemeļdakotas universitātes Soysunwan Satarug vadībā par to raksta detalizēti (“ ”, 2010, 118, 182–190; doi:10.1289/ehp.0901234). Pārstāstīsim šo apskatu.

Var uzskatīt par pierādītu, ka cilvēkiem, kas dzīvo vietās, kur augsne satur ievērojamu daudzumu kadmija un ar to pastāvīgi ir piesārņota pārtika, ir paaugstināts kaulu trauslums. Japāņi šo slimību sauca par itai-itai: tā parādījās 40. gados Tojamas prefektūrā, kur zemnieki izmantoja cinka raktuvju ūdeni, lai apūdeņotu savus laukus. Kadmija saturs rīsos bija tik augsts, ka dienas deva bija 600 mikrogrami dienā jeb 4200 mikrogrami nedēļā vai līdz 2 gramiem uz cilvēku dzīves laikā. Šeit nav grūti noteikt cēloņsakarības, ko nevar teikt par hronisku kadmija patēriņu nelielās devās. Tas viss ir atkarīgs no riska saslimt ar noteiktu slimību. Joprojām nav pilnībā zināms, kādas kadmija devas var uzskatīt par nekaitīgām. Pasaules Veselības organizācija 1989. gadā noteica maksimālo pieļaujamo kadmija devu nedēļā: 400–500 mikrogrami, pamatojoties uz to, ka 2 g dzīves laikā ir daudz, kas noved pie itai-itai. 1992. gadā tika pārrēķināta norma, tā bija 7 mkg dienā uz svara kilogramu. Ir viegli redzēt, ka nedēļas deva cilvēkam, kas sver 70 kg, ir vienāda - 490 mkg. Aprēķinot tika pieņemts, ka organisms absorbē 5% no tajā nonākošā kadmija, un 0,005% no tajā jau esošā metāla daudzuma izdalās ar urīnu. Tomēr daži ārsti apšauba šo modeli, norādot, ka ir saskārušies ar gadījumiem, kad organisms absorbēja 40% no tajā nonākušā kadmija. Turklāt mērījumi ir parādījuši, ka, patērējot tikai 1 mikrogramu uz kg dienā, urīnā parādās 2 mikrogrami kadmija uz gramu kreatinīna, un nepatīkamas sekas parādās pat daudz zemākā līmenī. (Kadmija un citu kaitīgo metālu saturu urīnā, kura koncentrācija ir zema, parasti izsaka mikrogramos uz gramu kreatinīna - šī viela veidojas muskuļu darbības laikā un pastāvīgi izdalās ar urīnu. Rezultāts uzrādīts šādās vienībās nav atkarīgs no parauga atšķaidījuma. Tālāk ir vārds “ kreatinīns” mēs izlaidīsim. Acīmredzot kadmija izmērīšana urīnā ir daudz vienkāršāka nekā tā uzņemšana organismā no dažādiem avotiem)

Kādi ir šie efekti? Lasot atsauksmi, rodas iespaids, ka kadmijs izraisa vecuma simptomus. Pirmkārt, uzkrājoties nierēs, tas paātrina nieru kanāliņu degradāciju. Saskaņā ar dažiem datiem, ja dienā ar urīnu izdalās 2–4 mikrogrami kadmija, nieru degradācijas iespējamība ir 10%; pēc citu domām, mērot nevis ikdienas izdalīšanos, bet gan koncentrāciju testa paraugā, kadmija saturs urīnā 0,67 mcg/g jau ir bīstams. (Ja pieņemam, ka dienā ar urīnu izdalās 1–2 grami kreatinīna, tad izrādās, ka bīstamā kadmija izdalīšanās diennakts deva ir aptuveni 1 mcg.) Tubulārās degradācijas rezultātā nieru spēja tiek novājināta vitamīnu, minerālvielu un citu derīgo vielu atdeve organismā, piemēram, cinks un varš, kas saistīti ar metalotioneīniem, kalciju, fosfātiem, glikozi, aminoskābēm. Divkāršs kadmija līmeņa paaugstināšanās urīnā palielina kalcija saturu tajā par 2 mg dienā. Nav grūti uzminēt, ka kalcija zudums palielina osteoporozes risku. Patiešām, sieviešu grupā, kas vecākas par 50 gadiem, kuru urīnā kadmija saturs pārsniedz 1 µg/g, osteoporozes risks bija par 43% lielāks nekā sievietēm, kurām bija mazāk par 0,5 µg/g. Ja kadmija līmenis ir no 1 līdz 2 μg/g, paaugstināta glikozes līmeņa un 2. tipa cukura diabēta attīstības risks ir attiecīgi 1,48 un 1,24, salīdzinot ar tiem, kuriem tas ir mazāks par 1 μg/g. Aptauja ar korejiešiem, no kuriem ceturtā daļa cieta no augsta asinsspiediena, parādīja, ka šīs kaites risks cilvēkiem ar augstu kadmija līmeni ir pusotru reizi lielāks nekā tiem, kuriem ir zems kadmija līmenis. Sirdslēkmes risks sievietēm, kuru kadmija saturs urīnā pārsniedz 0,88 µg/g, ir 1,8 reizes lielāks nekā sievietēm, kurām ir mazāk par 0,43 µg/g. Iespēja nomirt no vēža vīriešiem ar mazāk nekā 0,22 un vairāk nekā 0,48 μg/g kadmija urīnā atšķiras 4,3 reizes. Pastāv aizdomas, ka kadmijs samazina auglību vīriešiem.

Kopumā no daktera Sataruga un viņa kolēģu darba izriet, ka tieši vides piesārņojums ar kadmiju ir vainojams pie tā, ka ar vecumu saistītās slimības visa 20. gadsimta garumā ir kļuvušas daudz “jaunākas”.

Ir arī dīvaini dati. Tādējādi pastāvēja spēcīga saistība starp kadmija līmeni urīnā un augsta asinsspiediena risku amerikāņiem, kuri nesmēķē, savukārt smēķētāju vidū šāda saistība netika novērota. Tikmēr cigarešu cienītāju vidū kadmija patēriņš ir acīmredzami lielāks, turklāt amerikāņu kadmija saturs urīnā parasti ir vairāk nekā trīs reizes mazāks nekā iepriekš minētajiem korejiešiem. Smēķētājiem ar vecumu saistītu tīklenes degradāciju kadmija līmenis urīnā bija 1,18 μg/g – gandrīz divas reizes augstāks nekā smēķētājiem bez šīs slimības un veseliem nesmēķētājiem. Tomēr tiem nesmēķētājiem, kuriem attīstījās slimība, bija tikpat maz kadmija kā veseliem cilvēkiem, kas nozīmē, ka tas nav tikai tas. Šādi pretrunīgi dati rada jautājumu: varbūt palielinātais kadmija saturs urīnā atspoguļo nevis cēloni, bet gan dažu sistēmisku procesu sekas organismā? Galu galā lielākā daļa pārskatā minēto pētījumu nemērīja kadmija patēriņu, bet tikai tā izlaidi.

Kā tikt galā ar kadmiju organismā? Zinātnisku pētījumu par šo tēmu ir maz, un principu tajā pašā darbā norāda pētnieki no Ziemeļdakotas. Kadmijs nav viens no vitāli svarīgajiem elementiem, tāpēc organismam nav īpašu mehānismu tā uzsūkšanai – kadmijs izmanto tos, kas paredzēti līdzīgiem smagajiem metāliem, kas veido divvērtīgos jonus: cinku, dzelzi, mangānu un kalciju. Jebkura no šiem elementiem deficīts nekavējoties palielina kadmija uzsūkšanos. Tādējādi dzelzs deficīts palielina kadmija saturu Taizemes sievietēm trīs līdz četras reizes. Pētījums par Bangladešas sievietēm atklāja to pašu, bet arī cinks bija nospēlēts. No tā izriet, cik svarīgi ir uzturēt pareizu mikroelementu līdzsvaru organismā.

Ir arī citas idejas. Piemēram, brazīlieši liecina, ka kofeīns ievērojami, vairāk nekā divas reizes, samazina kadmija saturu asinīs un audos, tostarp reproduktīvajos audos, eksperimentālām žurkām (“ Reproduktīvā toksikoloģija”, 2013, 35, 137–143; doi:10.1016/j.reprotox.2012.10.009). Pēc pētnieku domām, kofeīns veido kompleksus ar kadmiju, novēršot tā uzsūkšanos. Secinājums liecina par sevi: ieradums mazgāt maltīti ar kafiju vai tēju, kas satur arī kofeīnu, ir pareiza.

Dažreiz rodas paradokss: pārtika ar augstu kadmija saturu organismu neietekmē. Tādējādi 1986. gadā veikts pētījums ar austeru ēdājiem radīja pārsteigumu: maksimāli patērējot 72 austeres nedēļā, viņi apēda milzīgus 1750 mikrogramus kadmija, bet tas neparādās ne urīnā, ne matos. Kur nokļuva viss šis kadmijs, paliek noslēpums. Pastāv pieņēmums, ka selēns, kura saturs tajās austerēs bija augsts, kaut kā traucēja kadmija uzsūkšanos, un tas acīmredzot iznāca kopā ar citām neēdamām vielām caur zarnām. Tomēr 2008. gadā tika atjaunota atbilstība vispārējai līnijai: starp austeru fermās strādājošajiem, kuri vairāk nekā 12 gadus katru nedēļu ēda 18 austeres, kadmija saturs urīnā palielinājās 2,5 reizes, salīdzinot ar vidējo rādītāju ASV - līdz 0 76 µg/g.

Vai varbūt labāk ar kadmiju tikt galā pirms tā nonākšanas organismā, piemēram, lai tas nenokļūtu augsnē un gaisā? Atbrīvot no kadmija fosfora mēslojumu diez vai ir iespējams, audzēt augus ar samazinātu kadmija sagremojamību ir laikietilpīga un dārga, lai gan attiecībā uz tabaku tiek mēģināts, taču ir iespējams attīrīt augsni ar hiperakumulatoriem - gadījumā kadmijs, šī ir melnā naktsvijole Solanum nigrum, kas pazīstama arī kā ēdamā kazeņu oga, franču šķirne, kas līdzīga ganu somiņai vai sinepēm, glaucous ogām vai Alpu ogām ( Thlaspi caerulescens) un ķīniešu sedum Sedum alfredii. Tiesa, nav skaidrs, kur likt šo augu ar kadmiju bagātinātās daļas – tās acīmredzami nav piemērotas kompostam un pelniem, kas iegūti no dārza zemes gabala. Tā sauktās cietās biodegvielas - salmu, krūmu u.c. - rūpnieciskās sadedzināšanas laikā ir iespējas atbrīvoties no kaitīgajiem metāliem: nepieciešams atdalīt to saturošo dūmu augstas temperatūras frakcijas no zemas temperatūras - tad iegūtos pelnus var droši nogādāt atpakaļ uz lauka, atjaunojot to auglību.

Bet galvenais, kas jātīra, ir gaiss. Amerikas un tagad arī Eiropas Savienības varasiestādes izvēlējušās radikālāko metodi - nesamierināmu cīņu pret tabakas smēķēšanu (“ Vides veselības perspektīvas”, 2012, 120, 2, 204–209; doi:10.1289/ehp.1104020). Rezultāti ir skaidri: amerikāņu vidējais kadmija saturs urīnā samazinājās no 0,36 µg/g 1988. gadā līdz 0,26 µg/g 2008. gadā. Tā kā pat smago smēķētāju vidū (un pēc Amerikas standartiem tas ir 20 vai vairāk iepakojumu gadā) tas nokritās no 0,71 līdz 0,49, bet nesmēķētāju vidū - no 0,26 līdz 0,19, jāpieņem, ka smēķēšanas aizliegumi sabiedriskās vietās ievērojami samazināja pasīvās tabakas dūmu lietošanas sekas. Ņemot vērā iepriekš minētos datus par kadmija mikrodozu kaitīgumu, šādi aizliegumi šķiet visvieglāk īstenojamais un ļoti nozīmīgākais ieguldījums sabiedrības veselībā. Tāpat būtu vērts pastiprināt prasības krāsainās metalurģijas rūpnīcām, katlu mājām un automašīnām radītajām emisijām un vienlaikus parūpēties, lai no riepu velvju riteņu apakšas lido mazāk kaitīgie putekļi.

Kadmijs

KADMIJS-Es; m.[lat. kadmijs no grieķu valodas. kadmeia - cinka rūda]

1. Ķīmiskais elements (Cd), sudrabaini balts mīksts, kaļams metāls, kas atrodams cinka rūdās (daļa no daudziem sakausējumiem ar zemu temperatūru, ko izmanto kodolrūpniecībā).

2. Mākslīgā dzeltenā krāsa dažādos toņos.

◁ Kadmijs, ak, ak. K-tie sakausējumi. K-dzeltens(krāsviela).

(lat. Kadmijs), periodiskās tabulas II grupas ķīmiskais elements. Nosaukums cēlies no grieķu valodas kadméia — cinka rūda. Sudrabains metāls ar zilganu nokrāsu, mīksts un kausējams; blīvums 8,65 g/cm 3, t pl 321,1ºC. To iegūst, apstrādājot svina-cinka un vara rūdas. Izmanto kadmija pārklāšanai, lieljaudas akumulatoros, kodolenerģijā (reaktoru vadības stieņi) un pigmentu ražošanai. Tas ir daļa no zemas kušanas temperatūras un citiem sakausējumiem. Kadmija sulfīdi, selenīdi un telurīdi ir pusvadītāju materiāli. Daudzi kadmija savienojumi ir indīgi.

KADMIJS (lat. Kadmijs), Cd (lasīt “kadmijs”), ķīmiskais elements ar atomskaitli 48, atommasa 112,41.
Dabiskais kadmijs sastāv no astoņiem stabiliem izotopiem: 106 Cd (1,22%), 108 Cd (0,88%), 110 Cd (12,39%), 111 Cd (12,75%), 112 Cd (24,07%), 113 Cd, (12,2%). 114 Cd (28,85%) un 116 Cd (12,75%). Atrodas 5. periodā periodiskās elementu tabulas IIB grupā. Divu ārējo elektronisko slāņu konfigurācija 4 s 2 lpp 6 d 10 5s 2 . Oksidācijas stāvoklis +2 (valence II).
Atoma rādiuss ir 0,154 nm, Cd 2+ jona rādiuss ir 0,099 nm. Secīgās jonizācijas enerģijas - 8,99, 16,90, 37,48 eV. Elektronegativitāte pēc Paulinga (cm. PAULINGS Linuss) 1,69.
Atklājumu vēsture
Atklājis vācu profesors F. Strohmeiers (cm. STROHMEIERS Frīdrihs) 1817. gadā. Magdeburgas farmaceiti, pētot cinka oksīdu (cm. CINKS (ķīmiskais elements) Bija aizdomas, ka ZnO satur arsēnu (cm. ARSENIKS). F. Strohmeiers no ZnO izdalīja brūnbrūnu oksīdu un reducēja to ar ūdeņradi (cm.ŪDEŅRADS) un ieguva sudrabaini baltu metālu, ko sauca par kadmiju (no grieķu kadmeia — cinka rūda).
Atrodoties dabā
Zemes garozā saturs ir 1,35·10–5 masas%, jūru un okeānu ūdenī 0,00011 mg/l. Ir zināmi vairāki ļoti reti minerāli, piemēram, zaļokkīts GdS, otavīts CdCO 3, monteponīts CdO. Kadmijs uzkrājas polimetāla rūdās: sfalerītā (cm. SFALERITS)(0,01-5%), galēna (cm. GALĒNA)(0,02%), halkopirīts (cm. CHALCOpyRITE)(0,12%), pirīts (cm. PIRĪTS)(0,02%), izbalējis rūdas (cm. MELNĀS RŪDAS) un stanīna (cm. STANNĪNS)(līdz 0,2%).
Kvīts
Galvenie kadmija avoti ir cinka ražošanas starpprodukti, putekļi no svina un vara kausēšanas iekārtām. Izejvielu apstrādā ar koncentrētu sērskābi un iegūst CdSO 4 šķīdumā. Cd tiek izolēts no šķīduma, izmantojot cinka putekļus:
CdSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cd
Iegūtais metāls tiek attīrīts, kausējot zem sārma slāņa, lai noņemtu cinka un svina piemaisījumus. Augstas tīrības pakāpes kadmiju iegūst ar elektroķīmisko attīrīšanu ar elektrolīta starpposma attīrīšanu vai ar zonu kausēšanas metodi (cm. ZONAS KUSĒŠANA).
Fizikālās un ķīmiskās īpašības
Kadmijs ir sudrabaini balts mīksts metāls ar sešstūrainu režģi ( A = 0,2979, Ar= 0,5618 nm). Kušanas temperatūra 321,1 °C, viršanas temperatūra 766,5 °C, blīvums 8,65 kg/dm3. Saliecot kadmija stieni, var dzirdēt vāju sprakšķēšanu – tā ir metāla mikrokristālu beršanās viens pret otru. Kadmija standarta elektrodu potenciāls ir -0,403 V, standarta potenciālu diapazonā (cm. STANDARTA POTENCIĀLS) tas atrodas pirms ūdeņraža (cm.ŪDEŅRADS).
Sausā atmosfērā kadmijs ir stabils, bet mitrā atmosfērā tas pakāpeniski pārklājas ar CdO oksīda plēvi. Virs kušanas temperatūras kadmijs sadeg gaisā, veidojot brūno oksīdu CdO:
2Сd + O 2 = 2CdO
Kadmija tvaiki reaģē ar ūdens tvaikiem, veidojot ūdeņradi:
Cd + H 2 O = CdO + H 2
Salīdzinot ar savu kaimiņu IIB grupā - Zn, kadmijs lēnāk reaģē ar skābēm:
Cd + 2HCl = CdCl2 + H2
Reakcija visvieglāk notiek ar slāpekļskābi:
3Cd + 8HNO3 = 3Cd(NO3)2 + 2NO – + 4H2O
Kadmijs nereaģē ar sārmiem.
Reakcijās tas var darboties kā viegls reducētājs; piemēram, koncentrētos šķīdumos tas spēj reducēt amonija nitrātu par nitrītu NH 4 NO 2:
NH 4 NO 3 + Cd = NH 4 NO 2 + CdO
Kadmiju oksidē Cu(II) vai Fe(III) sāļu šķīdumi:
Cd + CuCl 2 = Cu + CdCl 2;
2FeCl 3 + Cd = 2FeCl 2 + CdCl 2
Virs kušanas temperatūras kadmijs reaģē ar halogēniem (cm. HALOGĒNS) ar halogenīdu veidošanos:
Cd + Cl 2 = CdCl 2
Ar sēru (cm. SĒRS) un citi halkogēni veido halkogenīdus:
Cd + S = CdS
Kadmijs nereaģē ar ūdeņradi, slāpekli, oglekli, silīciju un boru. Cd 3 N 2 nitrīds un CdH 2 hidrīds tiek iegūti netieši.
Ūdens šķīdumos kadmija joni Cd 2+ veido ūdens kompleksus 2+ un 2+.
Kadmija hidroksīdu Cd(OH) 2 iegūst, kadmija sāls šķīdumam pievienojot sārmu:
СdSO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + Cd(OH) 2 Ї
Kadmija hidroksīds praktiski nešķīst sārmos, lai gan ilgstoši vārot ļoti koncentrētos sārmu šķīdumos ir novērota hidroksīda kompleksu 2– veidošanās. Tādējādi amfotēriski (cm. AMFOTERISKS) CdO oksīda un kadmija hidroksīda Cd(OH) 2 īpašības ir daudz mazāk izteiktas nekā atbilstošajiem cinka savienojumiem.
Kompleksa veidošanās dēļ kadmija hidroksīds Cd(OH) 2 viegli izšķīst amonjaka NH 3 ūdens šķīdumos:
Cd(OH)2 + 6NH3 = (OH)2
Pieteikums
40% saražotā kadmija tiek izmantoti metālu pretkorozijas pārklājumu uzklāšanai. 20% kadmija tiek izmantoti baterijās un Weston normālos elementos izmantoto kadmija elektrodu ražošanai. Apmēram 20% kadmija tiek izmantoti neorganisko krāsvielu, speciālo lodmetālu, pusvadītāju materiālu un fosfora ražošanā. 10% kadmija ir juvelierizstrādājumu un zemas kušanas sakausējumu, plastmasas sastāvdaļa.
Fizioloģiskā darbība
Kadmija tvaiki un tā savienojumi ir toksiski, un kadmijs var uzkrāties organismā. Dzeramajā ūdenī maksimālā pieļaujamā kadmija koncentrācija ir 10 mg/m3. Akūtas saindēšanās ar kadmija sāļiem simptomi ir vemšana un krampji. Šķīstošie kadmija savienojumi pēc uzsūkšanās asinīs ietekmē centrālo nervu sistēmu, aknas un nieres, kā arī traucē fosfora-kalcija metabolismu. Hroniska saindēšanās izraisa anēmiju un kaulu iznīcināšanu.

enciklopēdiskā vārdnīca. 2009 .

Skatiet, kas ir "kadmijs" citās vārdnīcās:

- (lat. kadmijs). Kaļamais metāls, kas pēc krāsas līdzīgs alvai. Krievu valodā iekļauto svešvārdu vārdnīca. Čudinovs A.N., 1910. KADMIJS lat. kadmijs, no kadmeia gea, kadmija zeme. Metāls līdzīgs alvai. Paskaidrojums par 25 000 ārvalstu...... Krievu valodas svešvārdu vārdnīca

KADMIJS- KADMIJS, kadmijs, ķīmiskais. elements, simbols Cd, atomsvars 112,41, atomskaitlis 48. Nelielos daudzumos atrodas lielākajā daļā cinka rūdu un iegūts kā blakusprodukts cinka ieguves laikā; var arī dabūt... Lielā medicīnas enciklopēdija

KADMIJS- skatiet KADMIUM (Cd). Satur daudzu rūpniecības uzņēmumu notekūdeņos, īpaši svina-cinka un metālapstrādes rūpnīcās, kurās izmanto galvanisko pārklājumu. Tas ir fosfātu mēslošanas līdzekļos. Sērskābe izšķīst ūdenī,...... Zivju slimības: rokasgrāmata

Kadmijs- (Cd) sudrabaini balts metāls. To izmanto kodolenerģētikā un galvanizēšanā, ir daļa no sakausējumiem, un to izmanto drukas bloku, lodmetālu, metināšanas elektrodu sagatavošanai un pusvadītāju ražošanā; ir sastāvdaļa...... Krievijas darba aizsardzības enciklopēdija

- (kadmijs), Cd, periodiskās sistēmas II grupas ķīmiskais elements, atomskaitlis 48, atommasa 112,41; metāls, kušanas temperatūra 321,1°C. Kadmiju izmanto metālu pretkorozijas pārklājumu uzklāšanai, elektrodu izgatavošanai, pigmentu ražošanai,... Mūsdienu enciklopēdija

- (simbols Cd), sudrabaini balts metāls no periodiskās tabulas otrās grupas. Pirmo reizi izolēts 1817. gadā. Atrodams zaļokkītā (sulfīda formā), to galvenokārt iegūst kā cinka un svina ekstrakcijas blakusproduktu. Viegli viltojams... Zinātniskā un tehniskā enciklopēdiskā vārdnīca

Cd (no grieķu kadmeia cinka rūdas * a. kadmijs; n. Kadmium; f. kadmijs; i. kadmio), ķīmiskais. II grupas periodikas elements. Mendeļejeva sistēma, at.sci. 48, plkst. m. 112,41. Dabā sastopami 8 stabili izotopi: 106Cd (1,225%) 108Cd (0,875%),... ... Ģeoloģiskā enciklopēdija

Vīrs. metāls (viens no ķīmiskajiem principiem vai nesadalāmiem elementiem), kas atrodams cinka rūdā. Kadmijs, kas saistīts ar kadmiju. Admist, kas satur kadmiju. Dāla skaidrojošā vārdnīca. UN. Dāls. 1863 1866… Dāla skaidrojošā vārdnīca

Kadmijs- (kadmijs), Cd, periodiskās sistēmas II grupas ķīmiskais elements, atomskaitlis 48, atommasa 112,41; metāls, kušanas temperatūra 321,1°C. Kadmiju izmanto metālu pretkorozijas pārklājumu uzklāšanai, elektrodu izgatavošanai, pigmentu ražošanai,... Ilustrētā enciklopēdiskā vārdnīca

KADMIJS- ķīmija. elements, simbols Cd (lat. Kadmijs), plkst. n. 48, plkst. m 112,41; sudrabbalts spīdīgs mīksts metāls, blīvums 8650 kg/m3, tkausēšanas temperatūra = 320,9°C. Kadmijs ir rets un mikroelements, indīgs, parasti atrodams rūdās kopā ar cinku, kas... ... Lielā Politehniskā enciklopēdija

- (lat. Kadmijs) Cd, periodiskās tabulas II grupas ķīmiskais elements, atomskaitlis 48, atommasa 112,41. Nosaukums no grieķu valodas kadmeia cinka rūda. Sudrabains metāls ar zilganu nokrāsu, mīksts un kausējams; blīvums 8,65 g/cm³,… … Lielā enciklopēdiskā vārdnīca