Cadmium Facts – Στοιχείο 48 Σύμβολο Cd

Κάδμιο είναι ένα μεταλλικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 48 και σύμβολο στοιχείου Cd στον περιοδικό πίνακα. Εμφανίζεται σε μπαταρίες, χρώματα και χρωστικές, πλαστικά και ηλιακούς συλλέκτες. Ωστόσο, επειδή το κάδμιο είναι τοξικό και καρκινογόνο, οι χρήσεις του μειώνονται. Ακολουθεί μια συλλογή στοιχείων για το κάδμιο, συμπεριλαμβανομένων των ιδιοτήτων, της τοξικότητας, των χρήσεων και των πηγών του.

Βασικά στοιχεία για το κάδμιο

Όνομα :Κάδμιο
Ατομικός αριθμός :48
Σύμβολο στοιχείου :Cd
Ατομική μάζα :
Ομάδα :12 (ομάδα ψευδαργύρου)
Περίοδος :5
Αποκλεισμός :d-block
Διαμόρφωση ηλεκτρονίων :[Kr] 4d 5s
Εμφάνιση :Μαλακό, ασημί-μπλε μέταλλο

Ανακάλυψη

Οι Friedrich Stromeyer και Karl Samuel Leberecht Hermann ανακάλυψαν ανεξάρτητα το κάδμιο το 1817. Ο Stromeyer βρήκε το μέταλλο ως μόλυνση σε ενώσεις ψευδαργύρου που πωλούνταν στα φαρμακεία, ενώ ο Hermann ανακάλυψε το στοιχείο ως αποχρωματισμό σε δείγμα χλωριούχου ψευδαργύρου.

Ονομασία

Το όνομα «κάδμιο» αναφέρεται στην ελληνική λέξη για την καλαμίνη, η οποία είναι ένα μετάλλευμα ψευδαργύρου που περιέχει το μέταλλο. Το Calamine, με τη σειρά του, πήρε το όνομά του για τον χαρακτήρα της ελληνικής μυθολογίας Κάδμο, ο οποίος ήταν ο ιδρυτής της Θήβας.

Τοξικότητα και δηλητηρίαση από κάδμιο

Το κάδμιο δεν έχει κανένα γνωστό βιολογικό ρόλο στον άνθρωπο και στα περισσότερα άλλα είδη. Η εξαίρεση είναι ένα εξαρτώμενο από το κάδμιο ένζυμο που βρίσκεται σε ορισμένα θαλάσσια διάτομα. Στους ανθρώπους, το κάδμιο είναι ένας ρύπος και τοξίνη που προκαλεί οξειδωτικό στρες. Η έκθεση, συνήθως μέσω εισπνοής ή κατάποσης, αυξάνει τους κινδύνους καρδιαγγειακών παθήσεων, καρκίνου και οστεοπόρωσης. Τα νεφρά απορροφούν κατά προτίμηση το μέταλλο, επομένως η έκθεση προκαλεί συχνά βλάβες. Η εισπνοή προκαλεί πυρετό μετάλλων, ο οποίος μερικές φορές οδηγεί σε πνευμονικό οίδημα και θάνατο.

Εμφάνιση και παραγωγή

Το κάδμιο αντιπροσωπεύει περίπου 0,1 ppm του φλοιού της Γης. Εμφανίζεται σχεδόν πάντα με τον ψευδάργυρο και λαμβάνεται ως υποπροϊόν της εξόρυξης και καθαρισμού ψευδαργύρου. Μερικές φορές τα μεταλλεύματα μολύβδου και χαλκού περιέχουν επίσης κάδμιο. Το φωσφορικό λίπασμα, ο άνθρακας και το έδαφος περιέχουν συχνά σημαντικές ποσότητες του στοιχείου. Οι πηγές περιλαμβάνουν την ανακύκλωση απορριμμάτων σιδήρου και χάλυβα ή από εξόρυξη στην Κίνα, τη Νότια Κορέα, την Ιαπωνία, τις Ηνωμένες Πολιτείες και τη Σιβηρία στη Ρωσία.

Ισότοπα

Το φυσικό κάδμιο αποτελείται από ένα μείγμα και των δύο ισοτόπων. Δύο από αυτά τα ισότοπα είναι ραδιενεργά. Τα ισότοπα κυμαίνονται από Cd-95 έως Cd-132.

Χρησιμοποιήσεις

Το κάδμιο είναι σημαντικό για ηλεκτρικές μπαταρίες, ηλιακά κύτταρα, χρωστικές, ηλεκτρολυτικές επικαλύψεις, επιστρώσεις, ράβδους ελέγχου πυρηνικών αντιδραστήρων, τηλεοράσεις QLED, ημιαγωγούς και ορισμένα αντικαρκινικά φάρμακα. Ως επιμετάλλωση, το κάδμιο μειώνει τη διάβρωση του χάλυβα. Οι κοινές χρωστικές περιλαμβάνουν σεληνιούχο κάδμιο (κόκκινο κάδμιο) και θειούχο κάδμιο (κίτρινο κάδμιο). Το κάδμιο βρίσκει επίσης χρήση ως σταθεροποιητή σε πλαστικά και για την κατασκευή λέιζερ ηλίου-καδμίου.

Φυσικά δεδομένα

Πυκνότητα :8,65 g/cm

Σημείο τήξης :594,22 K (321,07 °C, 609,93 °F)

Σημείο βρασμού :1040 K (767 °C, 1413 °F)

Κατάσταση στους 20ºC :Στερεά

Heat of Fusion :6,21 kJ/mol

Θερμότητα εξάτμισης :99,87 kJ/mol

Μοριακή θερμική ικανότητα :26.020 J/(mol·K)

Ατομικά δεδομένα

Ατομική ακτίνα :151 μ.μ.

Ομοιοπολική ακτίνα :144±9 μ.μ.

Ακτίνα Van der Waals :158 μ.μ.

Κρυσταλλική Δομή :εξαγωνικό κλειστό (hcp)

Μέτρο του Young :50 Gpa

Μέτρο διάτμησης :19 GPa

Μαζικό μέτρο :42 GPa

Αναλογία Poisson :0,30

Σκληρότητα Mohs :2.0

Ηλεκτραρνητικότητα :1,69 (Κλίμακα Pauling)

1η Ενέργεια Ιονισμού :867,8 kJ/mol

2η Ενέργεια Ιονισμού :1631,4 kJ/mol

3η Ενέργεια Ιονισμού :3616 kJ/mol

Κατάσταση οξείδωσης :-2, +1, +2

Ενδιαφέροντα στοιχεία για το κάδμιο

Με σκληρότητα Mohs 2, το κάδμιο είναι τόσο μαλακό που μπορείτε να το ξύσετε με ένα νύχι.
Όπως τα περισσότερα μέταλλα, το κάδμιο είναι εξαιρετικά εύπλαστο και όλκιμο.
Αν και δεν είναι γενικά εύφλεκτο, το κονιοποιημένο κάδμιο καίγεται και απελευθερώνει τοξικούς ατμούς.
Κυρίως, οι χημικοί ταξινομούν το κάδμιο ως μέταλλο μετάπτωσης. Ωστόσο, επειδή εάν δεν έχει μερικώς συμπληρωμένο d ή f μερικοί επιστήμονες το κατατάσσουν ως μέλος της ομάδας ψευδάργυρου και όχι, τεχνικά, ως μέταλλο μετάπτωσης.
Το κάδμιο, όπως και τα συγγενή του ο ψευδάργυρος και ο υδράργυρος, έχει χαμηλότερο σημείο τήξης από τα περισσότερα μέταλλα μετάπτωσης.
Τα αστέρια χαμηλής και μέσης μάζας παράγουν κάδμιο μέσω της διαδικασίας S από άτομα αργύρου.
Το κάδμιο, όπως και ο μόλυβδος, είναι ένα βαρύ μέταλλο. Λόγω της τοξικότητάς του, πολλές χώρες ρυθμίζουν την προμήθεια και τη χρήση του καδμίου.
Μια πηγή δηλητηρίασης από κάδμιο στα παιδιά είναι τα φθηνά κοσμήματα, καθώς τα παιδιά μερικές φορές βάζουν αντικείμενα στο στόμα τους. Τα χρώματα καδμίου σε παιχνίδια ή γυάλινα σκεύη οδηγούν επίσης σε προβλήματα.

Αναφορές

Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86η έκδ.). Boca Raton (FL):CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
Luevano, J.; Damodaran, C. (2014). «Μια ανασκόπηση των μοριακών γεγονότων της επαγόμενης από το κάδμιο καρκινογένεσης». Journal of Environmental Pathology, Toxicology and Oncology . 33 (3):183–194. doi:10.1615/jenvironpatholtoxicoloncol.2014011075
Scoullos, Michael J.; Vonkeman, Gerrit H.; Thornton, Iain; Makuch, Zen (2001). Mercury, Cadmium, Lead:Handbook for Sustainable Heavy Metals Policy and Regulation . Πηδών. ISBN 978-1-4020-0224-3.
Sigel, Astrid; Sigel, Helmut; Sigel, Roland K. O. (επιμ.). Cadmium:From Toxicology to Essentiality. Τα ιόντα μετάλλων στις βιοεπιστήμες. Τομ. 11. Σπρίνγκερ. ISBN 978-94-007-5178-1.
Wast, Robert (1984). CRC, Εγχειρίδιο Χημείας και Φυσικής . Boca Raton, Florida:Chemical Rubber Company Publishing. ISBN 0-8493-0464-4.