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Cadmium

48 Silber- Cadmium Indium
Zn

CD

Hg
Periodensystem - Erweitertes Periodensystem
Allgemein
Name , Symbol, Zahl Cadmium, CD, 48
Chemische Reihe Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block 12, 5, d
Aussehen silbergrau metallic
Atommasse 112,411 (8) g/mol
Elektronenkonfiguration [ NOK ] 4d 10 5 Sek zwei
Elektronen pro Schale 2, 8, 18, 18, 2
Physikalische Eigenschaften
Phase fest
Dichte (nahe RT) 8,65 g·cm −3
Flüssigkeitsdichte bei m.p. 7,996 g·cm −3
Schmelzpunkt 594,22 K
(321,07 °C, 609,93 °F)
Siedepunkt 1040K
(767 ° C, 1413 ° F)
Schmelzwärme 6,21 kJ·mol −1
Verdampfungswärme 99,87 kJ·mol −1
Wärmekapazität (25 °C) 26,020 J·mol −1 ·K −1
P / Brunnen 1 10 100 1 k 10 k 100 k
bei T /K 530 583 654 745 867 1040
Atomare Eigenschaften
Kristallstruktur sechseckig
Oxidationszustände zwei
(mild basisches Oxid)
Elektronegativität 1,69 (Pauling-Skala)
Ionisationsenergien 1.: 867,8 kJ/mol
2.: 1631,4 kJ/mol
3.: 3616 kJ/mol
Atomradius 155 Uhr
Atomradius (berechnet) 161 Uhr
Kovalenter Radius 148 Uhr
Van-der-Waals-Radius 158 Uhr
Sonstig
Magnetische Bestellung datiert nicht
Elektrischer widerstand (22 °C) 72,7 nΩ·m
Wärmeleitfähigkeit (300 K) 96,6 W·m −1 ·K −1
Wärmeausdehnung (25°C) 30,8 μm·m −1 ·K −1
Schallgeschwindigkeit (dünner Stab) (20 °C) 2310 m/s
Elastizitätsmodul 50 GPa
Schermodul 19 GPa
Bulk-Modul 42 GPa
QUERKONTRAKTIONSZAHL 0,30
Mohs-Härte 2.0
Brinellhärte 203 MPa
CAS-Registrierungsnummer 7440-43-9
Ausgewählte Isotope
iso DAS Halbwertszeit DM VON DP
106 CD 1,25 % >9,5×10 17 Y eh2n - 106 Pd
108 CD 0,89 % >6,7×10 17 Y eh2n - 108 Pd
109 CD seine 462,6 d e 0,214 109 Bei
110 CD 12,49 % Cd ist stabil bei 62 Neutronen
111 CD 12,8 % Cd ist stabil bei 63 Neutronen
112 CD 24,13 % Cd ist stabil bei 64 Neutronen
113 CD 12,22 % 7,7 × 10 fünfzehn Y b - 0,316 113 Im
113m CD seine 14.1 und b - 0,580 113 Im
ES 0,264 113 CD
114 CD 28,73 % >9,3×10 17 Y bb2n - 114 Sn
116 CD 7,49 % 2,9 × 10 19 Y bb2n - 116 Sn
Verweise

Cadmium (EINSCHLAG: /Cadmium/ ) ist ein Chemisches Element in dem Periodensystem das hat das Symbol CD und Ordnungszahl 48. Cadmium, ein relativ seltenes, weiches, bläulich-weißes Übergangsmetall, ist dafür bekannt, Krebs zu verursachen und tritt mit ihm auf Zink Erze. Cadmium wird hauptsächlich in Batterien verwendet.

Produktion

Cadmium ist eine häufige Verunreinigung in Zink und wird am häufigsten bei der Herstellung von Zink isoliert. Zinksulfiderze werden in Gegenwart von Sauerstoff geröstet, wodurch das Zinksulfid in das Oxid umgewandelt wird. Zinkmetall wird entweder durch Schmelzen des Oxids mit Kohlenstoff oder durch Elektrolyse in Schwefelsäure hergestellt. Cadmium wird aus dem Zinkmetall durch Vakuumdestillation isoliert, wenn das Zink geschmolzen wird, oder Cadmiumsulfat wird aus der Elektrolyselösung ausgefällt.

Bemerkenswerte Eigenschaften

Cadmium ist ein weicher, formbarer, duktiler, bläulich-weißer Zweiwert Metall die sich leicht mit einem Messer schneiden lassen. Es ist in vielerlei Hinsicht ähnlich Zink reagiert aber zu komplexeren Verbindungen.

Die häufigste Oxidationsstufe von Cadmium ist +2, obwohl seltene Beispiele von +1 gefunden werden können.

Anwendungen

Etwa drei Viertel des Cadmiums werden in Batterien (insbesondere Ni-Cd-Batterien) verwendet, und der größte Teil des verbleibenden Viertels wird hauptsächlich für Pigmente, Beschichtungen und Plattierungen sowie als Stabilisatoren für Kunststoffe verwendet. Andere Verwendungen;

  • Wird in einigen der am niedrigsten schmelzenden Legierungen verwendet.
  • Aufgrund eines niedrigen Reibungskoeffizienten und einer sehr guten Ermüdungsbeständigkeit wird es in Lagerlegierungen verwendet.
  • 6 % des Cadmiums finden Verwendung in der Galvanik.
  • Viele Lotarten enthalten dieses Metall.
  • Als Kontrollbarriere Kernspaltung .
  • Cadmiumhaltige Verbindungen werden schwarz auf weiß verwendet Fernsehen Leuchtstoffe sowie in den blauen und grünen Leuchtstoffen für Farbfernsehbildröhren.
  • Cadmium bildet verschiedene Salze , wobei Cadmiumsulfid am häufigsten vorkommt. Dieses Sulfid wird als Gelbpigment verwendet. Cadmiumselenid kann als roter Farbstoff verwendet werden, allgemein genannt Kadmiumrot . Für Maler, die mit dem Pigment arbeiten, sind Cadmiumgelb, -orange und -rot die stärksten zu verwendenden Farben. Tatsächlich werden diese Farben während der Produktion deutlich abgeschwächt, bevor sie mit Ölen und Bindemitteln gemahlen oder in Wasserfarben, Gouachen, Kasein, Acrylfarben und andere Farb- und Pigmentformulierungen gemischt werden. Diese Pigmente sind giftig und es wird empfohlen, eine Schutzcreme auf den Händen zu verwenden, um eine Aufnahme durch die Haut zu verhindern, wenn Sie damit arbeiten. Kadmiumblau, -grün oder -violett gibt es nicht.
  • In einigen verwendet Halbleiter wie Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid und Cadmiumtellurid, die für verwendet werden können hell Erkennung oder Solarzellen. HgCdTe ist infrarotempfindlich.
  • Einige Cadmiumverbindungen werden in PVC als Stabilisatoren eingesetzt.
  • Verwendet im ersten Neutrino-Detektor.
  • Wird in der Molekularbiologie verwendet, um spannungsabhängige Calciumkanäle von fließenden Calciumionen zu blockieren.

Geschichte

Cadmium ( Latein Cadmium , Griechisch Kadmeia was 'Galme' bedeutet) wurde in entdeckt Deutschland 1817 von Friedrich Strohmeyer. Strohmeyer fand das neue Element in einer Verunreinigung in Zinkkarbonat (Galmei) und Deutschland blieb 100 Jahre lang der einzige bedeutende Produzent des Metalls. Das Metall wurde nach dem lateinischen Wort für Galmei benannt, da das Metall in dieser Zinkverbindung gefunden wurde. Strohmeyer bemerkte, dass einige unreine Galmei-Proben beim Erhitzen ihre Farbe änderten, reine Galmei jedoch nicht.

Obwohl Cadmium und seine Verbindungen hochgiftig sind, heißt es im British Pharmaceutical Codex von 1907, dass Cadmiumiodid als ein verwendet wurde Medizin zur Behandlung von 'vergrößerten Gelenken, skrofulösen Drüsen und Frostbeulen'.

1927 definierte die International Conference on Weights and Measures das Messgerät in Bezug auf eine rote Cadmium-Spektrallinie (1 m = 1.553.164,13 Wellenlängen) neu. Diese Definition wurde inzwischen geändert (vgl Krypton ).

Auftreten

  Cadmiummetall   Vergrößern Cadmiummetall

Cadmiumhaltige Erze sind selten und kommen in geringen Mengen vor. Greenockit (Cd S ), das einzige Cadmium Mineral von Bedeutung, ist fast immer mit Sphalerit ( Zn S). Folglich wird Cadmium hauptsächlich als Nebenprodukt beim Abbau, Schmelzen und Raffinieren von sulfidischen Zinkerzen und in geringerem Maße als führen und Kupfer . Kleine Mengen Cadmium, etwa 10 % des Verbrauchs, werden aus sekundären Quellen hergestellt, hauptsächlich aus Staub, der beim Recycling entsteht Eisen und Stahl Schrott. Produktion im Vereinigte Staaten begann 1907, aber erst danach Erster Weltkrieg dass Cadmium weit verbreitet war.

Isotope

  Bild des violetten Lichts eines Helium-Cadmium-Metalldampflasers. Die stark monochromatische Farbe ergibt sich aus der Übergangslinie von Cadmium bei 441,563 nm.   Vergrößern Bild des violetten Lichts von a Helium Cadmium Metalldampflaser. Die stark monochromatische Farbe ergibt sich aus der Übergangslinie von Cadmium bei 441,563 nm.

Natürlich vorkommendes Cadmium besteht aus 8 Isotopen. Bei zwei von ihnen wurde natürliche Radioaktivität beobachtet, und bei den anderen drei wird vorausgesagt, dass sie radioaktiv sind, aber ihr Zerfall wurde aufgrund extrem langer Halbwertszeiten nie beobachtet. Die beiden natürlichen radioaktiven Isotope sind 113 Cd (Beta-Zerfall, Halbwertszeit beträgt 7,7 x 10 fünfzehn Jahre) und 116 Cd (Zwei-Neutrino-Doppel-Beta-Zerfall, Halbwertszeit beträgt 2,9 x 10 19 Jahre). Andere drei sind 106 CD, 108 Cd (doppelter Elektroneneinfang) und 114 Cd (doppelter Beta-Zerfall); Es wurden nur niedrigere Grenzen für ihre Halbwertszeiten festgelegt. Mindestens drei Isotope - 110 CD, 111 CD und 112 Cd - sind absolut stabil. Unter den Isotopen, die im natürlichen Cadmium fehlen, sind die langlebigsten 109 Cd mit einer Halbwertszeit von 462,6 Tagen und 115 CD mit einer Halbwertszeit von 53,46 Stunden. Alle verbleibenden radioaktiven Isotope haben Halbwertszeiten von weniger als 2,5 Stunden, und die meisten davon haben Halbwertszeiten von weniger als 5 Minuten. Dieses Element hat auch 8 bekannte Metazustände mit dem stabilsten Wesen 113m CD (t ½ 14,1 Jahre), 115m CD (t ½ 44,6 Tage) und 117m CD (t ½ 3,36 Stunden).

Die bekannten Isotope von Cadmium haben ein Atomgewicht von 96,935 u ( 97 Cd) bis 129,934 amu ( 138 CD). Der primäre Zerfallsmodus vor dem zweithäufigsten stabilen Isotop, 112 Cd ist Elektroneneinfang und die primären Modi danach sind Beta-Emission und Elektroneneinfang. Das primäre Zerfallsprodukt vor 112 Cd ist Element 47 ( Silber- ) und das Primärprodukt danach ist Element 49 ( Indium ).

Vorsichtsmaßnahmen

  Cadmium ist giftig   Vergrößern Cadmium ist giftig

Cadmium hat keinen konstruktiven Zweck in der Mensch Karosserie. Dieses Element und Lösungen seiner Verbindungen sind selbst in geringen Konzentrationen toxisch und reichern sich in Organismen und Ökosystemen an. Chronische Vergiftungen durch Cadmium werden als Itai-itai-Krankheit bezeichnet. Ein möglicher Grund für seine Toxizität ist, dass es die Wirkung von beeinträchtigt Zink -enthaltende Enzyme. Zink ist ein wichtiges Element in biologischen Systemen, aber Cadmium, obwohl es Zink in vielerlei Hinsicht chemisch ähnlich ist, ersetzt oder 'ersetzt' es offensichtlich überhaupt nicht gut. Cadmium kann auch biologische Prozesse enthaltend stören Magnesium und Kalzium In ähnlicher weise. Wege des menschlichen Kontakts umfassen Bodenkontamination durch industrielle Freisetzungen oder Deponien und damit verbundene Sickerwasserprozesse.

Das Einatmen von cadmiumhaltigem Staub führt schnell zu Infektionen der Atemwege und Nierenproblemen, die tödlich sein können (häufig durch Nierenversagen). Die Aufnahme einer größeren Menge Cadmium führt zu einer sofortigen Vergiftung und Schädigung der Leber und der Nieren.

Cadmiumhaltige Verbindungen sind ebenfalls krebserregend und können viele Arten von Krebs auslösen Krebs .

Eine Cadmiumvergiftung ist die Ursache der Itai-Itai-Krankheit, was auf Japanisch wörtlich „autsch“ bedeutet. Neben Nierenschäden litten Patienten an Osteoporose und Osteomalazie .

Beim Arbeiten mit Cadmium ist es wichtig, dies unter einem Abzug zu tun, um sich vor gefährlichen Dämpfen zu schützen. Mit Silberlot zum Beispiel, das Cadmium enthält, sollte vorsichtig umgegangen werden. Ernsthafte Toxizitätsprobleme haben sich aus der Langzeiteinwirkung von Cadmium-Galvanisierungsbädern ergeben.