Кадмий – полезные свойства, особенности и опасность металла

Этот метал не особо «раскручен». Кадмий полезен промышленности, но опасен для человека.

Кадмий

Что представляет собой

Кадмий – элемент таблицы Менделеева №48:

  • Мягкое, ковкое вещество серовато-серебристого цвета с голубоватостью.
  • Относится к металлам тяжелой группы.
  • Структура кристаллической решетки – гексагональ.
  • Состоит из восьми изотопов, два из которых слаборадиоактивны, остальные стабильны.

Международное, научное обозначение и формула – Cadmium (Cd).

История открытия

«Отцами» элемента в историю науки вошли немецкие аптекари и химик Фридрих Штромейер.

В 1817 году провизоры, исследуя оксид цинка, усмотрели в его составе характеристики, присущие мышьяку. Штромейер провел по их просьбе цикл реакций. Конечным продуктом оказался не мышьяк, а новый серебристый металл.

Его окрестили кадмием – по названию местной цинкосодержащей руды.

Кадм – персонаж древнегреческой мифологии, легендарный основатель и царь Фив.

Нахождение в природе

Кадмиевых месторождений на планете не найдено: редкий элемент рассеян в толще земной коры, воде, воздухе.

Тонна земной коры содержит 130 мг кадмия, литр морской воды – 0,00011 мг.

Вторая форма нахождения металла в природе – шесть собственных минералов.

Чаще кадмий сопровождает другие минералы (полсотни). Так его и добывают – попутно с другими рудами. Особенно богаты цинковые (здесь кадмий есть всегда), свинцовые, медные залежи.

Технология получения

  1. Кадмий добывают из цинковых руд. Металл извлекают из побочных продуктов. Здесь он аккумулируется во время переработки руды.
  2. Второй способ получения – из медно-свинцовой пыли. На пыль воздействуют серной кислотой, затем водой выщелачивают сульфид кадмия. Чистый металл получают электролизом либо  восстанавливая цинком.

Элементарный кадмий

Физико-химические характеристики

Кадмий как металл проявляет типичные характеристики: без проблем куется, тянется, полируется.

По твердости располагается между оловом и цинком. Режется ножом.

Свойства атома
Название, символ, номер Ка́дмий / Cadmium (Cd), 48
Атомная масса
(молярная масса)
112,411(8) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Kr] 4d10 5s2
Радиус атома 154 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 148 пм
Радиус иона (+2e) 97 пм
Электроотрицательность 1,69 (шкала Полинга)
Электродный потенциал −0,403
Степени окисления -2; +1; +2
Энергия ионизации
(первый электрон)
 867,2 (8,99) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 8,65 г/см³
Температура плавления 594,1 K (321 °C)
Температура кипения 1038 K (764,85 °C)
Уд. теплота плавления 6,11 кДж/моль
Уд. теплота испарения 59,1 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 26,0 Дж/(K·моль)
Молярный объём 13,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=2,979 c=5,618 Å
Отношение c/a 1,886
Температура Дебая 209 K
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 96,9 Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-43-9

При нагреве свыше 80°C легко становится порошком.

При изгибе палочки из чистого кадмия слышно потрескивание. По этому признаку его легко отличить от других металлов (кроме олова).

Химические свойства также стандартны:

  • В сухом микроклимате горение, взаимодействие с галогенами, серой возможно только при высоких температурах.
  • Во влажной атмосфере покрывается пленкой.
  • С растворенными щелочами не взаимодействует.

Кадмий в пробирке

По физическим, химическим свойствам сходен с цинком и ртутью. Главный недостаток кадмия – токсичность.

Где используется

Токсичность ограничивает, но не обнуляет достоинства металла. Его используют во всех сегментах, кроме пищепрома.

Промышленность

Здесь нашлось применение металлу как самостоятельной единице и компонента сплавов:

  • Антикоррозийные покрытия. Кадмирование обеспечивает самое прочное, цепкое соединение с основой. Применяется в экстремальных условиях: морская вода, тропики, щелочная среда.
  • Производство батарей, аккумуляторов для ракет.
  • Легирующая добавка к сплавам. Сплавы с кадмием пластичны, стойки к износу. Из них делают провода для линий электропередач, припои, подшипники для начинки морских и воздушных лайнеров. Сплавы используются при пайке стекла, металла, в огнетушителях.
  • Компонент полупроводников, пленок солнечных батарей.

Соли металла становятся пигментами (желтый цвет). Но это приветствуется не всегда.

Coca-Cola изъяла с рынка США более 20 тысяч стаканов со своим логотипом. Причина – наличие кадмия в составе краски.

Важнейшая сфера применения – атомный комплекс:

  1. Кадмиевые стержни регулируют работу реактора.
  2. Из него состоят экраны, отсекающие нейтронное излучение.

В лабораториях металл используется как реактив.

кадмий металл

Другие отрасли

Хорошая теплопроводность в условиях запредельно низких температур сделала металл незаменимым в криотехнике.

Ювелиры добавляют кадмий к золоту, чтобы получить зеленоватые оттенки.

Полезное свойство вещества аккумулироваться раковыми клетками используется в противоопухолевой терапии.

Ежегодное глобальное производство металла исчисляется 20 тысячами тонн.

Цена тонны кадмия на мировых рынках – $2,8-2,9 тыс.

Ограничения

Согласно Техническому регламенту Евразийского экономического союза и директиве Евросоюза, в изделиях сегмента электротехники и радиоэлектроники должно быть не более 0,01 % массовой доли кадмия.

Биологическое воздействие

Микродозы кадмия есть в биологических организмах: вещество содействует метаболизму.

Токсичность

Однако металл, его растворимые соединения токсичны:

  • Наиболее ядовиты пары, запыленный, задымленный воздух.
  • Вещество накапливается человеческим организмом, растениями, грибами.
  • Тяжелый металл, его соединения провоцируют онкологию, угнетают работу гормональной, кровеносной, центральной нервной систем. Разрушаются кости.

По действию на организм напоминает ртуть, цинк, но токсичность вдвое-втрое превышает цинковую.

Кадмий классифицирован как вещество 2-го класса опасности. 7,50 г металла в кубометре воздуха убивают за двадцать секунд.

Нормы

Наличие металла в воде, продуктах питания регулируется санитарными стандартами РФ (мкг/кг):

  • говядина, свинина – 16;
  • хлеб – 30;
  • рис – 60;
  • рыба – 200;
  • какао – 500;
  • субпродукты – 1000.

Литр питьевой воды не может содержать более 0,001 мг кадмия.

Опасность отравления

Кадмиевая интоксикация актуальна для жителей мегаполисов и работников металлургических предприятий.

Симптомы отравления: расстройство ЖКТ (диарея, рвота),  гастроэнтерит, почечные боли. Далее следует нервное возбуждение, судороги, обморок, паралич, остановка дыхания, смерть.

Отравление требует неотложной медицинской помощи.

Профессиональное заболевание работников металлургических предприятий – хроническое отравление. Опознается по резкому истощению, ожирению печени, сердечной мышцы, воспалению почек.

При работе обязательно использование защитных средств.

Проверить совместимость мужчины и женщины по Знаку Зодиака

Знак Зодиака мужчины

♈ Овен
♉ Телец
♊ Близнецы
♋ Рак
♌ Лев
♍ Дева
♎ Весы
♏ Скорпион
♐ Стрелец
♑ Козерог
♒ Водолей
♓ Рыбы

Знак Зодиака женщины

♈ Овен
♉ Телец
♊ Близнецы
♋ Рак
♌ Лев
♍ Дева
♎ Весы
♏ Скорпион
♐ Стрелец
♑ Козерог
♒ Водолей
♓ Рыбы


Рейтинг автора
Автор статьи
Петрова Вероника Александровна
Мне 36 и я специалист в области минералогии. Сейчас я в декрете и всё свободное время посвящаю самоцветам. В этом блоге я делюсь информацией про камни и их свойства — присоединяйтесь, задавайте вопросы и пишите комментарии!
Написано статей
471
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: