Для чего используется кадмий

Кадмий металл. Свойства кадмия. Применение кадмия

Свойства кадмия

Название одного элемента переводится как «цинковая руда», в которой несколько составляющих. Почему?

Потому что впервые кадмий выделили именно из цинкосодержащей руды. Произошло это в 1817-ом году в Германии.

Обнаруженный элемент назвали кадмий в честь руды, из которой он был получен.

Правда, некоторые источники трактуют имя металла иначе, вспоминая крепость Кадмея, построенную в древнем Египте.

Якобы в честь ее крепости и нерушимости и был наречен металл кадмий. Похожее слово есть и в мифологии Греции.

Бог Кадмос основал Фивы, победил дракона и, кстати, по приданию первым нашел и показал людям цинковую руду.

Но, про кадмий его теска тогда умолчал. Поэтому, наверное, и открыли металл только в 19-ом столетии.

Добыча кадмия

То, что металл содержится не только в цинкосодержащийх породах, но и в некоторых минералах.

Примеси кадмия обнаружили в гриноките, отавите, хоулиите, кадмоселите, монтемпоните и ксантохроите.

Все 6 камней крайне редкие и не могут стать подмогой в промышленной добыче металла №48.

Есть кадмий и в морях в пропорции 0,00011 миллиграммов на литр воды. Обнаружен элемент также в воздухе.

В городах содержание металла в атмосфере от 2-х до 15-ти нанограммов на кубический метр.

В сельском воздухе кадмия и того меньше. Интересно, что гораздо больше, чем в воздухе или воде, кадмия в почках и печени.

Эти органы накапливают металл. Но, естественно, добывать элемент из живых тканей никто не собирается.

Месторождения кадмия

Поэтому, основным источником редкого вещества, по-прежнему, остаются цинковые руды.

Общие запасы кадмия на месторождениях планеты оцениваются всего в 600 тысяч тонн. 100 из них в КНР; 60 в Австралии; 50 в Перу; по 40 в России и Мексике.

Остальные страны довольствуются малым, на них примерно равномерно распределены оставшиеся 300 тысяч тонн.

В год на нужды человечества уходит 20 тысяч тонн редкого металла. Если не открыть новые месторождения, хватит всего на 3 десятилетия. На что же тратят дефицитный элемент?

Применение кадмия

-В чистом виде кадмий пластичный, тягучий, мягкий. Цвет у металла белый с серебристым отливом. Эстетика металла пригождается при изготовлении аккумуляторов. Их декоративные покрытия сделаны на основе элемента №48.

-В атомных реакторах важнее стойкость кадмия к коррозии.

-Высоковольтные провода сделаны из сплава кадмия с медью. Всего один процент 48-го элемента делает медь в два раза прочнее. На проводимость же тока, добавка практически не влияет.

-Износостойкость сделала «героя статьи » материалом для машинных подшипников.

-Живописцы ценят сульфид металла. Его используют в качестве краски, поскольку соединение ярко-желтое.

Сам по себе серебристый металл тоже красив. Загвоздка в том, что на воздухе он моментально тускнеет, покрывается мутной пленкой. Сохраняют сияние кадмиевые поверхности только в среде без кислорода.

Добавляя кадмий к золоту, главное, точно соблюдать пропорции. Излишек элемента под номером 48 придает сплаву зеленоватый оттенок.

К тому же, кадмий снижает температуру плавление состава, ведь и сам металл закипает уже при 700 градусов Цельсия.

-В перспективе – рынок солнечных батарей. Пока, они используются в порядке исключения. Однако, в скором времени, прогнозируют эксперты, будут устанавливаться повсеместно. Пленки для установок, аккумулирующие лучи, делают именно из кадмия.

Металл безвреден. Чего не скажешь о растворимых соединениях 48-го элемента. Они крайне токсичны.

Влияние соединений на организм сравнимо с действием паров ртути или мышьяка. Угнетается дыхание, поражается нервная система и органы человеческого тела.

Одно из месторождений было в Японии. Население страны восходящего солнца сутками трудилось в шахтах, ело рыбу из близлежащей реки и рис с окрестных полей.

Люди стали умирать. Причем здесь кадмий? Притом, что именно он, просачиваясь в воду, попадая в растения, а потом и желудки рабочих, стал причиной смертей.

Однако, некоторые соединения кадмия способны и спасать. Металл используют при лечении опухолей. Кадмий если не побеждает то, по крайней мере, приостанавливает болезнь.

В лечении рака кадмий используют с середины прошлого века. Более того, если в сутки организм человека с пищей или при дыхании не будет получать от 1-го до 5-ти микрограмма 48-го элемента, нарушится выработка гиппуровой кислоты в печени.

Без нее орган не сможет обезвреживать яды. Произойдет сбой и в обмене углеводов, цинка, кальция и меди.

Ряд ферментов в организме человека так же не вырабатываются без присутствия кадмия.

Источник

Кадмий – полезные свойства, особенности и опасность металла

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

Что представляет собой

Кадмий – элемент таблицы Менделеева №48:

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

Физико-химические характеристики

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

По твердости располагается между оловом и цинком. Режется ножом.

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:

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:

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:

В лабораториях металл используется как реактив.

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.

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:

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):

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

Опасность отравления

Кадмиевая интоксикация актуальна для жителей мегаполисов и работников металлургических предприятий.

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.

Источник

КАДМИЙ — токсичный, тяжелый и редкий

При почти детективных условиях был открыт металл кадмий.

Бдительный аптекарь

История началась в Магдебурге с окружного врача-инспектора. Он приказал изъять из продажи препараты с оксидом цинка — якобы, там содержится мышьяк. Аптекари возмутились, обратились к Ф. Штромейеру — главному инспектору по аптекам.

Препараты исследовали, мышьяка не нашли. Зато обнаружили оксид нового элемента. Штромейер назвал открытый элемент «кадмий», в честь героя древнегреческого мифа.

Свойства Кадмия

Кадмий относится к переходным металлам. Он мягкий, тягучий и ковкий.

Кадмий тяжелый металл, наряду с осмием, свинцом, молибденом.

Имеет три модификации; отличить их можно некоторым физическим параметрам.

Где находят

Месторождения кадмиевых руд в природе отсутствуют, это рассеянный металл. Кадмиевые минералы существуют, но промышленного значения не имеют.

Известно 6 кадмиевых минералов:

Металл почти всегда присутствует в медных, цинковых, свинцовых рудах.

Как производят

Производство связано с получением цинка. Кадмий является побочным продуктом извлечения цинка из его минералов. Этот способ получения амальгамный.

Гидроэлектрометаллургический способ состоит из стадий:

Далее при надобности металл рафинируют, доводят до высокой чистоты.

Сплавы

Кадмиевые сплавы делятся на:

В составе припоев 1 часть кадмия заменяет 5 частей олова.

Медно-кадмиевые сплавы почти полностью сохраняют электропроводность меди, и обладают повышенной прочностью к истиранию и высоким сопротивлением на разрыв.

Плюсы и минусы

Применение

Большая часть кадмиевых покрытий применяется для защиты:

Много произведенного кадмия используют в сплавах легкоплавких, антифрикционных, в сплавах с драгоценными металлами.

Пятая часть добытого металла применяется в батареях и аккумуляторах.

Атомная промышленность применяет кадмий для производства регулирующих стержней. Входит в состав экранов защиты от нейтронного излучения.

На подъеме производство солнечных батарей с CdTe.

Часть металла идет на производство красящих пигментов.

В ювелирном производстве используют сплавы с золотом. В зависимости от процентного содержания составляющих они имеют цвета от ярко-желтого до зеленоватого.

Радиоактивные изотопы используют в лечении онкологических болезней.

Стоимость

Цена кадмия марки КдО 1100 рублей за килограмм; марка 5N — 6500 рублей/кг; металл чистотой 99,9999% марки 6N стоит 15000 рубля/кг.

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Источник

Для чего используется кадмий

история

Плиний Старший в своем около года рассказывал о естественной истории 77 Naturalis Historia of Galmeifunden в Германии: «[. ] cadmea ferunt nuper etiam in Germania provincia repertum» (по-немецки: «недавно был найден в провинции Германия Гальмей»). Термин кадмий уже использовался в средние века, вероятно, для цинка или его карбонатной руды. Как свидетельствует документ, изданный Императором Фридрихом II в апреле 1226 в Равенне, это дает право бенедиктинскому монастырю Святого Павла в Лаванттале «ut Cadmiae tam argentj quam plumbi et ferri, que in territorio ipsius monasteri de cetero inveniri contigerint». «ad opus suum» (по-немецки: «что цинк, а также серебро, а также свинец и железо, находящиеся в районе монастыря, используются для его цели»).

Несмотря на токсичность кадмия и его соединений, было доказано, что Британский фармацевтический кодекс 1907 использует йодид кадмия для лечения скрабов (золотушные железы) и хилбленов (золотушные железы).

1907 определил Ångström как 1 / 6438,4696, умноженное на длину волны красной спектральной линии кадмия в сухом воздухе с содержанием диоксида углерода 0,03% при температуре 15 ° C и давлении 1 атм. Генеральная конференция 1960 по весам и мерам приняла 1.553.164,13-кратную длину волны красной спектральной линии кадмия в качестве вторичного определения метра.

1942 использовала кадмиевые листы Enrico Fermi в первом в мире ядерном реакторе. Листы можно было выталкивать внутрь и из реактора, чтобы контролировать цепную реакцию. Кадмий может захватывать нейтроны с замедленным зазором и, таким образом, влиять на критичность реактора.

Вхождение

К рудам, содержащим кадмий, относятся в основном кадмиевые экраны Greenockit (CdS) с содержанием до 77,81% Cd и Cadmiumspat Otavit (CdCO3) с содержанием вплоть до 65,20% Cd, но они слишком редки для коммерческой деградации. Оба почти всегда связаны с различными цинковыми рудами, такими как сфалерит (ZnS) и смитсонит (ZnCO3).

В целом до сих пор (стенд 2018) известно нечто большее, чем минералы кадмия 20. Очень редкий монопонит оксида кадмия имеет самое высокое содержание Cd до 87,54%. Другие минералы включают Hawleyit (77,81% Cd), кадмоселит (58,74% Cd) и дробецит (IMA 2002-034, 40,07% Cd).

Кадмий как минерал

Природный кадмий в его элементарной форме был впервые описан 1979 Б. В. Олейниковым, А. В. Округиным и Н. В. Лесковой. и признан Международной минералогической ассоциацией (IMA) в качестве независимого вида минералов (внутренний идентификационный номер IMA: 1980-086a).

Извлечение и презентация

Кадмий получают исключительно как побочный продукт плавки цинка и, в меньшей степени, плавки свинца и меди. Меньшие количества также относятся к переработке железа и стали.

Производство кадмия зависит от способа извлечения цинка. При сухом извлечении цинка кадмий сначала восстанавливается вместе с цинком. Поскольку кадмий имеет более низкую температуру кипения, чем цинк, он испаряется легче. В результате смесь кадмия-цинка испаряется из восстановительного сосуда и где-то взаимодействует с кислородом с оксидом кадмия и цинка. Впоследствии эту смесь смешивают в дистилляционном сосуде с коксом и отгоняют кадмий из цинка. Фракционная перегонка позволяет достичь более высоких уровней кадмия.

Во время мокрой экстракции цинка растворенные ионы кадмия восстанавливаются и осаждаются цинковой пылью. Полученный кадмий окисляется кислородом до оксида кадмия и растворяется в серной кислоте. Из полученного раствора сульфата кадмия получают электролизом с алюминиевыми анодами и свинцовыми катодами особо чистого электролита кадмия.

Физические свойства

Кадмий представляет собой серебристый блестящий металл с плотностью 8,65 г / см3. Он мягкий (твердость по Моосу 2), пластически деформируется и может также быть разрезан ножом, чтобы протянуть провода и вбить листовки.

Кадмий затвердевает исключительно в гексагональной кристаллической системе в пространственной группе P63 / mmc (номер космической группы 194). Параметры решетки чистого кадмия a = 0,2979 нм (соответствует 2,98 Å) и c = 0,5617 нм (соответствует 5,62 Å) для формульных единиц 2 на элементарную ячейку.

Подобно олову, типичные шумы возникают при изгибе кадмия средней чистоты (так называемое оловянное олово в олове). Полированный кадмий теряет блеск на воздухе через несколько дней, даже если он более устойчив к коррозии, чем цинк. В газированном воздухе образует серовато-белое покрытие, содержащее диоксид углерода. Сильно нагретый, он горит от красновато-желтого пламени до коричневатого оксида кадмия и диоксида кадмия.

CdO был проверен Соединенными Штатами на его высокую токсичность во время Второй мировой войны на его пригодность в качестве боевого химического агента.

Химические свойства

В химических соединениях он обычно двухвалентный. Он химически похож на цинк, но имеет тенденцию образовывать комплексные соединения с координационным числом 4. В воздухе кадмий образует потемнение поверхности вследствие окисления. В щелочной среде поверхность является нерастворимой, тяжелой в серной кислоте и соляной кислоте и легко растворимой в азотной кислоте.
Использовать

Из-за высокой токсичности кадмия его значение уменьшается. С декабря 2011 запрещен в ювелирном деле, сплавах для пайки и в ПВХ в Европейском Союзе. Кадмий используется или использовался:

Халькогениды кадмия Сульфид кадмия (желтый), селенид кадмия (красный) и теллурид кадмия (черный) являются важными полупроводниками II-VI. Они производятся, например, в виде наночастиц в виде квантовых точек (квантовых точек) и используются, в частности, в биохимии in vitro.

доказательство

Предварительным образцом для кадмия может служить так называемый Glühröhrchenprobe. Для этого некоторое исходное вещество нагревают в тугоплавкой среде Глюрёрхен и восстанавливают полученную сульфидно-оксидную смесь с оксалатом натрия до металлов. Как летучий компонент, кадмий испаряется и осаждается в виде металлического зеркала на верхней части трубки.

Реакцией обнаружения катионов кадмия является осаждение сульфидным раствором или сероводородом-водой в виде желтого сульфида кадмия. Ионы других тяжелых металлов мешают этому обнаружению, так что перед разделением катионов.

безопасности

Кадмий очень токсичен, и его соединения классифицируются как вредные (например, теллурид кадмия), токсичные (например, сульфид кадмия) или очень токсичные (оксид кадмия); Существует также обоснованное подозрение на канцерогенный эффект у людей. Попадание кадмийсодержащей пыли приводит к повреждению легких, печени и почек.

В рабочих зонах, где используются нагретые соединения кадмия (паяльные станции и кадмиевые ванны), обеспечьте хорошую вентиляцию или вытяжку. Согласно Постановлению о запрещении химических веществ, содержание кадмия в пластмассах не должно превышать 0,01 процентов по массе (100 мг / кг). Этот предел действует на всей территории Европейского Союза.

С декабря 2011 применяет более строгий запрет на кадмий в пластмассах, красках, стабилизаторах и обработке некоторых металлов в соответствии с Регламентом REACH, запись 23 в Приложении XVII. Ранее серебряная пайка обычно содержала от 10% до 25% кадмия, детские украшения до 30%, ПВХ 0,2%. С 10. В декабре 2011 был расширен запрет на использование кадмиевых припоев при пайке и производстве и продаже ювелирных изделий с кадмиевым покрытием. Кроме того, все продукты, содержащие ПВХ, за исключением переработки ПВХ, также были включены. С Правилами (ЕС) 2016 / 217 16. В феврале 2016 кадмий в некоторых красках и лаках был добавлен к записи 23 в Приложении XVII Правил REACH. Кроме того, содержание кадмия в некоторых лакокрасочных материалах, содержащих цинк, или в продуктах, содержащих его, ограничено. Существуют исключения, например, из-за высокой плотности мощности Ni-Cd аккумуляторов в беспроводных электрических приборах.

токсикология

Кадмий является неизбежным побочным продуктом извлечения цинка, свинца и меди в химической промышленности. Кадмий также можно найти в удобрениях и пестицидах.

Запись и опасности

Всемирная организация здравоохранения неоднократно понижала свое утверждение о допустимом потреблении кадмия в последние годы, совсем недавно 2013, до допустимого ежемесячного потребления (TMI) 25 мкг на килограмм массы тела. Европейский орган по безопасности пищевых продуктов выпустил 2009 со значительно более низким уровнем 2,5 мкг на килограмм веса тела, допустимого для еженедельного потребления (TWI).

Ущерб у людей

Кадмий может постепенно накапливаться в организме по производственным или экологическим причинам и вызывать хроническое отравление, которое трудно распознать.

Кадмий поглощается из рациона примерно до 5% в кишечнике. При дефиците железа и кальция скорость поглощения увеличивается, что позволяет предположить, что все три металла используют один и тот же транспортный путь. Кадмий сначала стимулирует в печени синтез металлотионеинов, с которыми он образует комплекс и транспортируется через кровоток к почечным клубочкам, где он фильтруется и восстанавливается из почечных канальцев. В клетках канальцев комплекс металлотионеин-кадмий метаболизируется и выделяется Cd. Здесь снова, CD активирует усиленный синтез метальтиона, который связывает еще больше кадмия. Накопление в почках вызывает повреждение этого органа, что приводит к протеинурии. Благодаря этому белок, связывающий кадмий, выводится исключительно крайне медленно, период полураспада для организма сохраняется до 30 лет. Таким образом, содержание кадмия увеличивается с рождения и снова падает в возрасте 50-60 лет.

Кадмий также повреждает кости, так как в конечном итоге приводит к мобилизации кальция. Cd конкурирует в кишечнике с кальцием за сайты связывания с Са-связывающим белком в слизистой оболочке кишечника. Кроме того, Cd блокирует повторный синтез 1,25-дигидроксихолекальциферола (кальцитриола) в клетках почечных канальцев. 1,25-дигидроксихолекальциферол необходим для активации синтеза кальцийсвязывающего белка в клетках слизистой оболочки кишечника. Таким образом, кадмий вызывает пониженную реабсорбцию кальция в кишечнике и почках, а также повышенную экскрецию с мочой с последующим высвобождением кальция из костей и, следовательно, его деградацией.

В случае острого отравления кадмием выделению желчи может способствовать введение пеницилламина или димеркапрола. Эффективного, не поддающегося лечению острого отравления кадмием не известно.

симптомы

Связи

→ Категория: Соединение кадмия
Оксиды и гидроксиды

галогениды

халькогенидов

Другие соединения

Источник