História kadmia (CD), vlastnosti, štruktúra, použitie

On kadmium (CD) je prechodný alebo post -pretransujúci kov atómového čísla 48 a strieborná farba. Je klobúka a ťažký, s relatívne nízkymi bodmi topenia a varu. Kadmium je zriedkavý prvok a má sotva koncentráciu 0,2 g / ton zemskej kôry.

La Greenockita (CDS) je jedinou dôležitou menou kadmia, ktorá predstavuje intenzívne žlté sfarbenie. Kadmium je spojené so zinkom v sfalerite (ZNS), ktorý obsahuje medzi 0,1 a 03 % kadmia ako katión CD²⁺.

Kryštály kadmia. Zdroj: Hi-RES obrázky chemických prvkov [CC po 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/3.0)]

Pri spracovaní sfhannelu na získanie, zlievárni a rafináciu zinku sa kadmium získava sekundárne, čo je jeho hlavným zdrojom výroby.

Tento kov bol objavený v roku 1817, nezávisle Friedrich Stromayer a Karl Hermann. Stromayer pokrstil nový prvok s názvom kadmia, ktorý vznikol z latinského slova „Cadmia“, bol známy termín ako kalamín (uhličitan zinočnatý) (zinkový uhličitan).

Kadmium je chemický prvok so symbolom CD a jeho atómové číslo je 48. Zdroj: Albedo-UKR CC BY-SA 2.5 (http: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/2.5/)

Kadmium je prvkom veľkej užitočnosti a početných aplikácií, ako je antikorózne železo, oceľ a neželezné kovy; používať ako pigment; Stabilizácia PVC; prvok v zliatinách používaných vo zvaroch; Nabíjateľné batérie nikel-kadmium, atď.

Je to však veľmi toxický prvok, ktorý spôsobuje vážne poškodenie pľúc, obličiek a kostí, a bol naznačený aj karcinogénny účinok, a preto bolo jeho použitie obmedzené. Ale napriek tomu sa v niektorých aplikáciách starostlivo používa.

[TOC]

História

- Dvojitý objav

Kadmium objavil nemecký chemik Friedrich Stromayer v roku 1817 vo vzorke uhličitanu zinku (Calamina). V tom istom roku K. Siež. L. Hermann a J. C. H. Roloff urobil rovnaký objav nezávisle v experimente uskutočňovanom so sulfidom zinočnatého.

Bolo zdôraznené, že Stromayer objavil svoj objav počas splnenia vládnej žiadosti o kontrolu lekární mesta Hildesheim v Nemecku. Oxid zinočnatého, ako dnes, sa použil pri liečbe určitých kožných stavov.

Zdá sa, že lekárne nevydržali oxid zinočnatého, ale namiesto toho predali uhličitan zinok: surovinu na výrobu oxidu zinočnatého. Výrobcovia oxidu zinočnatého tvrdili, že uhličitan zinok bol zahrievaný žltým „oxidom zinočnatého“.

Oxid kadmia

Nemohli predať tento „oxid zinočnatý“, pretože farba zlúčeniny bola normálne biela; A namiesto toho predávali uhličitan zinok, tiež biele. Vzhľadom na túto situáciu sa Stromayer rozhodol študovať údajný oxid žltý zinok.

Za týmto účelom zahrial vzorky uhličitanu zinočnatého (kalamín) a bol tu informovaný žltý oxid zinočnatý. Po jeho analýze dospel k záveru, že žltá farba bola produktom kvôli prítomnosti kovového oxidu nového prvku.

Po extrakcii tohto nového kovového oxidu spôsobil svoje zníženie a dosiahol izoláciu kadmia. Stromayer určil jeho hustotu a získal hodnotu 8,75 g/cm³, blízko hodnoty známemu v súčasnosti pre tento parameter (8,65 g/cm³).

Podobne Stromayer poukázal na to, že nový prvok mal vzhľad podobný platine a že bol prítomný aj v mnohých zlúčeninách zinku a inkluzívny v purifikovanom zinku.

Stromayer navrhol meno „kadmium“ z latinského hlasu „Cadmia“, názov, ktorý sa nazýval Calamina, Znco₃.

Kadmium sulfidu zinočnatého

Karl Hermann (1817) našiel nezasiahnutú žltú farbu, keď spracoval sulfid zinku a myslel si, že by to mohla byť kontaminácia arzénom. Ale akonáhle bola táto možnosť vyradená, Hermann si uvedomil, že je v prítomnosti nového prvku.

- Žiadosti

1840-1940

V 40. rokoch 20. storočia sa používanie kadmia začalo využívať ako pigment. Britský farmaceutický kódex naznačuje v roku 1907 použitie kadmiamiaového jodidu ako lieku na liečbu „zväčšených kĺbov“, screlous žľazy a sabañones.

V 30. a 40. rokoch 20. storočia bola výroba kadmia predurčená do platiny ocele a železa, aby sa chránila pred koróziou. V 50. rokoch 20. storočia sa použili zlúčeniny kadmia, ako je sulfid kadmia a selenid kadmia ako červené, oranžové a žlté pigmenty.

1970-1990

V 70. a 80. rokoch sa zistilo, že zlúčeniny kadmia a stearátu boli stabilizátormi PVC, čo spôsobilo zvýšenie dopytu kadmia. Environmentálne predpisy však v dôsledku toxicity kadmia.

V osemdesiatych a 90. rokoch 20. storočia kadmium prestalo využívať mnoho svojich aplikácií, ale jeho produkcia sa zvýšila s vytvorením nabíjateľných batérií niklu-kadmia, ktoré prišlo k 80 % spotreby kadmia v Spojených štátoch amerických.

Môže vám slúžiť: Použitie a aplikácie Alceans

Fyzikálne a chemické vlastnosti kadmia

Vzhľad

Napätý a mäkký šedý. Sa stáva krehkou vystavením 80 ° C, čo je schopné rezať nožom. Je poddajné a s ním sa môžu vytvoriť rolky.

Štandardná hmotnosť

112 414 u

Atómové číslo (z)

48

Kategória prvkov

Post -transtičný kov, striedavo považovaný za prechodný kov. Definícia IUPAC prechodného kovu je taká, ktorej atómy majú neúplný podcap alebo ktorý môže viesť k katiónom s neúplným čiastkom.

Podľa tejto definície nie je kadmium prechodný kov od katiónu CD²⁺ Má svoje 4D orbitály úplne plné elektrónov (4D¹⁰).

Vôňa

Záchod

Bod topenia

321,07 ° C

Bod varu

767 ° C

Hustota

Okolitá teplota: 8,65 g/cm³

V bode topenia (kvapalina): 7 996 g/cm³

Fúzne teplo

6,21 kj/mol

Odparovanie

99,87 kj/mol

Molárna kalikára

26 020 J/(mol · k)

Elektronegativita

1.6 v Pauling Scale

Ionizačné energie

Prvé: 867,8 kJ/mol (CD⁺ plyn)

Po druhé: 1631,4 kJ/mol (CD²⁺ plyn)

Tretia: 3616 kJ/mol (CD³⁺ plyn)

Tepelná vodivosť

96,6 w/(m · k)

Odpor Elektrický

72,7 NΩ · m pri 22 ° C

Tvrdosť

2.0 na stupnici Mohs. Je to kov, hoci hustý, značne mäkký.

Stabilita

Pomaly sa oxiduje mokrým vzduchom za vzniku oxidu kadmia, ktorý poškodzuje jeho kovový jas. Nie je to horľavé, ale vo forme prachu môže spáliť a zažiť sebaúctivosť.

Sebaprečovanie

250 ° C pre kadmium je prachová forma.

Index lomu

1,8 až 20 ° C

Reaktivita

Kadmium môže horieť vo vzduchu za vzniku oxidu kadmia (CAO), hnedého amorfného prachu, zatiaľ čo kryštalický tvar je tmavočervený.

Kadmium rýchlo reaguje s zriedenou kyselinou dusičnou a pomaly s kyselinou horúcou chlorovodíkovou. Je tiež schopný reagovať s kyselinou sírovou, ale nereaguje s alkalismi. Vo všetkých týchto reakciách sa tvoria kadmiové soli ich zodpovedajúcich aniónov (CL^-) alebo oxoania (nie₃^- A tak₄^2-).

Elektronická štruktúra a konfigurácia

Schéma elektrónovej vrstvy kadmia, prvok 48 v periodickej tabuľke. Zdroj: Pumbaa (originálna práca Grega Robsona) CC BY-SA 2.0 (http: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/2.0/)

Atómy kadmia ich skla vytvoria kovovú väzbu z ich valenčných elektrónov, ktoré sa nachádzajú na orbitáloch 4D a 5S podľa ich elektronickej konfigurácie:

[KR] 4D¹⁰ 5s²

Aj keď sú 4D orbitály plné elektrónov a je možné si tiež myslieť, že „more elektrónov“ je hojné, aby silne zakrývali atómy CD, v skutočnosti sú interakcie slabé. Toto sa dá demonštrovať experimentálne s nízkym bodom topenia (321 ° C) v porovnaní s bodom iných prechodných kovov.

Preto a iné chemické dôvody, kadmium sa niekedy nepovažuje za prechodný kov. Do ich kovovej väzby je zapojených toľko elektrónov (dvanásť), ktoré začínajú narúšať ich negatívne odpory; ktoré spolu s energetickým rozdielom medzi 4D orbitálmi plné a 5S oslabuje interakciu CD-CD.

Atómy CD skončia s definíciou kompaktnej hexagonálnej kryštalickej štruktúry (HCP), ktorá pred jeho topením netrpí fázové prechody. Keď kryštály HCP kadmia podliehajú tlaku ekvivalentu 10 GPA, štruktúra je iba deformuje; Ale bez hlásenia akejkoľvek zmeny fázy.

Oxidácia

Kadmium nemôže stratiť dvanásť elektrónov vo Valencii; V skutočnosti nemôžete ani stratiť jeden zo svojich 4D orbitálov, stabilnejší v energii v porovnaní s orbitálnou orbitálnou farbou 5S. Preto môžete stratiť iba dva orbitálne elektróny 5s², následne dvojmocný kov; Rovnako ako u zinkových, ortuťových a alkalických kovov (MR. Schoambara).

Keď sa vo svojich zlúčeninách predpokladá existencia katiónu CD²⁺, Potom sa hovorí, že kadmium má oxidačné číslo alebo stav +2. Toto je jeho hlavné oxidačné číslo. Napríklad nasledujúce zlúčeniny obsahujú kadmium ako +2: CDO (CD²⁺Ani^2-), CDCL₂ (CD²⁺Cl₂^-), CDSO₄ (CD²⁺SW₄^2-) a CD (nie₃)₂.

Okrem tohto oxidačného čísla existuje aj +1 (CD⁺) a -2 (CD^2-). Oxidačné číslo +1 sa pozoruje v Cd Dikácii₂²⁺, v ktorom má každý atóm kadmia kladné zaťaženie. Medzitým je -2 dosť čudný a uplatnil by sa o anión „Cadmuro“.

Kde je to a získajte

Greenockita Crystals. Zdroj: Rob Lavinsky, Irocks.com-ccy-SA-3.0 [CC By-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)]

Kadmium je zriedkavý prvok, ktorý má koncentráciu 0,2 g / ton zemskej kôry. Jediným dôležitým minerálom kadmia je Greenockita (CDS), ktorý nie je využiteľný z baníctva a komerčného hľadiska.

Môže vám slúžiť: flokulácia: reakcia, typy, aplikácie, príklady

Kadmium je spojené so zinkom v minerále sfény (ZNS), ktorý zvyčajne obsahuje koncentráciu, ktorá sa pohybuje medzi 0,1 % a 0,3 %; V niektorých prípadoch však koncentrácia kadmia v sfalerite môže dosiahnuť 1,4 %.

Spracované horniny na získanie hnojív fosforu môžu mať koncentráciu kadmia 300 mg / kg hnojiva. Uhlie môže tiež obsahovať malé, ale značné množstvo kadmia.

Dôležitým zdrojom kadmia sú sopečné emisie, ktoré môžu priviesť kadmium do povrchových vôd. Použitie hnojív fosforu v pôdach v poľnohospodárskom používaní viedlo k kontaminácii kadmia.

Kadmium prítomné v kyslých pôdach je absorbovateľné zeleninou. Niektoré zo zeleniny používajú človek ako jedlo, čo vysvetľuje, ako je príjem vody a potravín hlavným zdrojom príjmu kadmia u ľudí, ktorí nie sú odhalení alebo fajčení.

Ošetrenie sfhaleritu

Počas ťažby, tavenia a rafinácie zinku prítomného v sfalerite sa kadmium zvyčajne získava ako sekundárny produkt. Podobná udalosť sa vyskytuje aj v oveľa menšej miere počas spracovania meďnatého a olova.

Podobne je možné získať malé množstvo kadmia z recyklácie odpadu z železa a oceľového odpadu.

Sprail je vystavený toastu, aby sa sulfid zinku stal jeho oxidom, ZnO. Rovnaká reakcia trpí sulfidom kadmia:

2 Zns + 3 o₂ → 2 ZnO + 2 SO₂

Ak sa táto zmes oxidu zahrieva uhlím, zníži sa na svoje kovy:

ZnO + Co → Zn + Co₂

Podobne môžu byť zinok a kadmium produkované elektrolýzou pri rozpustení oxidov v kyseline sírovej.

Jedna z týchto dvoch metód generuje päťdesiat kontaminovaných kadmiom. Pri topení sa môže kadmium destilovať vo vákuu v dôsledku jeho nižšieho bodu topenia (321 ° C) v porovnaní s kadom s CINC (420 ° C).

Izotopy

Medzi prírodnými a stabilnými izotopmi kadmia máme, s ich výskytmi tu na Zemi:

-¹⁰⁶CD (1,25%)

-¹⁰⁸CD (0.89%)

-¹¹⁰CD (12,47%)

-¹¹¹CD (12,8%)

-¹¹²CD (24,11%)

-¹¹⁴CD (28,75%)

-¹¹³CD (12,23%)

On ¹¹³CD je rádioaktívne, ale kvôli veľkej hodnote jeho polovičného života (tón_1/2= 7,7 · 10^pätnásť roky), možno sa považovať za stabilné. A potom je tu ¹¹⁶CD, tiež rádioaktívne, s polovičným životom 3,1,10¹⁹ Roky, takže sa dá považovať za stabilný izotop, ktorý predstavuje 7,51 % kadmia.

Všimnite si, že priemerná atómová hmota je 112 414 U, bližšie 112 ako 114. Existencia prevládajúceho izotopu nad ostatnými nie je pozorovaná v kadmiu.

Riziká

Všeobecný

Absorpcia kadmia sa vyskytuje najmä potravinami, najmä pečeňou, húb, mäkkýšov, práškovým kakaom a suchými riasami.

V Číne sa vyskytol symbolický prípad v minulom storočí, kde došlo k dôležitému znečisteniu s kadmiom v populácii. Znečistenie kadmia bolo spôsobené vysokou koncentráciou v ryži, spôsobené prítomnosťou kadmia v pôdach pestovania obilnín.

Fajčiar má priemerný príjem 60 µg / deň. Maximálna koncentrácia kadmia v krvi je 15 µg / deň. Non -fajčiari majú koncentráciu kadmia v krvi okolo 0,5 µg / l.

Pľúca sa absorbujú medzi 40 a 60 % kadmia prítomných v tabakovom dyme. Kadmium absorbované v pľúcach sa transportuje v krvi a tvoria komplexy s proteínmi, cysteínom a glutáciou, ktoré potom končia v pečeni, obličkách atď.

Akútna inhalácia kadmia môže spôsobiť príznaky podobné príznakom pozorovaným v procese chrípky; ako je ochladenie, horúčka a bolesti svalov, schopnosť spôsobiť poškodenie pľúc. Medzitým môže chronická expozícia kadmia spôsobiť ochorenie pľúc, obličky a kosti.

Vplyv na obličky

V obličkách kadmium zvyčajne spôsobuje zmenu metabolizmu fosforu a vápnika, o čom sa preukáže zvýšením produkcie výpočtov obličiek. Okrem toho spôsobuje poškodenie obličiek, ktoré sa prejavuje vo výskyte v moči retinolového dopravného proteínu a β-2-mikroglobulínu.

Reprodukčný efekt

Expozícia matky kadmia je spojená s nízkou hmotnosťou dieťaťa pri narodení a zvýšením rýchlosti spontánnych potratov.

Poškodenie kosti

Kadmium je v Japonsku spojené s prítomnosťou choroby Itai -itai v minulom storočí. Toto ochorenie sa vyznačuje nízkou mineralizáciou kostí, kostnej krehkosti s vysokou rýchlosťou zlomenín, zvýšenou osteoporózou a bolesťou kostí.

Môže vám slúžiť: CD3: Charakteristiky, funkcie

Karcinogenéza

Aj keď experimenty potkanov vytvorili vzťah medzi kadmia a rakovinou prostaty, u ľudí sa nepreukázal. Dokázala sa súvislosť medzi rakovinou kadmia a obličkami a bola tiež spojená s rakovinou pľúc.

Žiadosti

Nabíjateľné baktérie niklu

Rôzne batérie alebo batérie NI-CD. Zdroj: BOFFY B Via Wikipedia.

Hydroxid kadmia sa použil ako katóda v batériách NI-CD. Použili sa v železničnom a leteckom priemysle, ako aj v nástrojoch na kolektívne použitie, ktoré zahŕňajú mobilné telefóny, kamkordé, notebooky atď.

Spotreba kadmia na vypracovanie batérií NI-CD predstavovala 80 % výroby kadmia. Avšak z dôvodu toxicity tohto prvku boli batérie NI-CD postupne nahradené hydridovými batériami niklu kovu.

Pigmenty

Kadmium červený. Zdroj: Marco Almbauer [verejná doména]

Sulfid kadmia sa používa ako žltý pigment a kadmium seleniuro ako červený pigment, známy ako Cadmio Red. Tieto pigmenty sa vyznačujú ich brilanciou a intenzitou, takže sa používali v plastoch, keramike, skle, smaltkách a umeleckých farbách.

Bolo zdôraznené, že maliar Vincent Van Gogh používal vo svojich obrazoch pigmenty, ktoré mu umožnili dosiahnuť rôzne červené, oranžové a jasne žlté.

Zafarbenie pigmentov kadmia musí byť oslabené pred tým, ako sa uzemňujú olejmi alebo zmiešané v akvareloch a akrylách.

Televízia

Komponenty obsahujúce kadmium sa použili vo fosforu čiernobielych televízorov, ako aj v modrých a zelených zápasoch pre farebné televízne obrazové trubice.

Fosfor bol súčasťou obrazovky, ktorá bola vyžarovaná katódovými lúčmi, zodpovedná za tvorbu obrazu. Kadmium, napriek svojej toxicite, sa začalo používať v QLED televízoroch nedávnej tvorby.

Stabilizácia PVC

Kadmiové zlúčeniny tvorené karboxylátom, lauračným a riadením sa použili ako stabilizátory polyvinylchloridu, pretože oneskoria degradáciu produkovanú vystavením tepla a ultrafialovému svetlu, ktoré rozdeľuje PVC počas výrobného procesu.

V dôsledku toxicity kadmia boli stabilizátory PVC spojené s kadmiom nahradené ďalšími stabilizátormi, ako sú bária, vápnik-zink a organostaño.

Zliatiny

Kadmium sa používa pri nosení zliatiny kvôli svojej vysokej odolnosti voči únave a nízkemu koeficientu trenia. Kadmium má relatívne nízku teplotu topenia, takže sa používa v zliatinách s nízkym počtom priľnavých a je súčasťou mnohých typov zvárania.

Kadmium sa môže použiť aj v zliatinách elektrickej vodivosti, tepelnej vodivosti a elektrického kontaktu.

Krytina

Kadmium sa používa na ochranu ocele, hliník a iné neželezné prvky fixácie kovov, ako aj mobilné diely. Kadmium povlaku dodáva ochranu korózie v týchto soľných a alkalických médiách. Okrem toho slúži ako mazivo.

Kadmium sa používa aj v mnohých elektrických a elektronických aplikáciách, ktoré potrebujú odpor korózie a nízky elektrický odpor.

Jadrová reaktory

Kadmium sa používa v jadrových reaktoroch na svoju schopnosť zachytiť neutróny, ktoré umožňujú kontrolovať nadbytočný neutrón produkt jadrového štiepenia, čím sa vyhýbajú ďalším jadrovým trhlinám.

Polovodiče

Seleniuro a kadmium Telluriuro sú zlúčeniny, ktoré plnia funkciu polovodičov pri detekcii svetla a v solárnych článkoch. HGCDTE je citlivý na infračervené svetlo a používa sa ako detektor pohybu, ako aj prepínač pre diaľkové ovládanie zariadení.

biológia

Laserové svetlo HE-CD. Zdroj: skôr anonymný (https: // www.Flickr.com/photos/[e -mail chráni]/35766549)

Hélium-CD zasahuje do tvorby modro-laserového lúča vlnovej dĺžky, ktorá sa pohybuje medzi 325 a 422 nm, použiteľná vo fluorescenčných mikroskopách.

Kadmium sa používa v molekulárnej biológii na blokovanie vápnikových kanálov v závislosti od membránového potenciálu.

Odkazy

1. Wikipedia. (2019). Kadmium. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
2. Džungľa v. R. & a kol. (2014). Vysoký tlak a teplotná štruktúra kvapaliny a tuhého CD: Dôsledky pre krivku topenia Cd. Získané z: ResearchGate.slepo
3. DR. Cesto. (2019). Fakty kadmia. Získané z: Chemicool.com
4. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Kadmium. Databáza pubchem. CID = 23973. Získané z: pubchem.Ncbi.NLM.NIH.Vláda
5. Godt, J., Scheidig, f., Grosse-siestup, C., Esche, v., Brandenburg, P., Reich, a., & Groneberg, D. Do. (2006). Toxicita kadmia a výsledné riziká pre ľudské zdravie. Journal of Compance Medicine and Toxikológia (Londýn, Anglicko), 1, 22. Doi: 10.1186/1745-6673-1-22
6. Ros Rachel. (30. júla 2018). Fakty o camium. Zotavené z: Livescience.com
7. Redaktori Enyclopaedia Britannica. (6. september 2018). Kadmium. Encyclopædia Britannica. Získané z: Britannica.com
8. Medzinárodná asociácia kadmia. (s.F.). Kadmiové aplikácie. Získané z: kadmium.orgán
9. Šošovica B. Vložka. (2019). Kadmium. Získané z: Lentech.com