Кадмиева сол. Обхватът на приложение на кадмий поради неговите ценни свойства се разширява всяка година. Преувеличенията съсипват репутацията

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Кадмий- четиридесет и осмият елемент от периодичната система. Обозначение - Cd от латинското "cadmium". Намира се в пети период, група IIB. Отнася се за метали. Ядреният заряд е 48.

Кадмият е подобен по свойства на цинка и обикновено се намира като примес в цинковите руди. По отношение на разпространението в природата той е значително по-нисък от цинка: съдържанието на кадмий в земна корае само около 10 -5% (маса).

Кадмият е сребристо-бял (фиг. 1), мек, ковък, ковък метал. В поредицата от напрежения той стои по-далеч от цинка, но пред водорода и измества последния от киселините. Тъй като Cd(OH) 2 е слаб електролит, кадмиевите соли се хидролизират и техните разтвори имат кисела реакция.

ориз. 1. Кадмий. Външен вид.

Атомна и молекулна маса на кадмий

Относително молекулно тегло на веществото(M r) е число, показващо колко пъти масата на дадена молекула е по-голяма от 1/12 масата на въглероден атом и относителна атомна маса на даден елемент(A r) - колко пъти средната маса на атомите на химичен елемент е по-голяма от 1/12 масата на въглероден атом.

Тъй като кадмият в свободно състояние съществува под формата на моноатомни Cd молекули, стойностите на неговите атомни и молекулни маси съвпадат. Те са равни на 112,411.

Изотопи на кадмий

Известно е, че в природата кадмият се среща под формата на осем стабилни изотопа, два от които са радиоактивни (113 Cd, 116 Cd): 106 Cd, 108 Cd, 110 Cd, 111 Cd, 112 Cd и 114 Cd. Техните масови числа са съответно 106, 108, 110, 111, 112, 113, 114 и 116. Ядрото на атома на изотопа на кадмий 106 Cd съдържа четиридесет и осем протона и петдесет и осем неутрона, а останалите изотопи се различават от него само по броя на неутроните.

Кадмиеви йони

На външното енергийно ниво на кадмиевия атом има два електрона, които са валентни:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 .

В резултат на химично взаимодействие кадмият отдава своите валентни електрони, т.е. е техен донор и се превръща в положително зареден йон:

Cd 0 -2e → Cd 2+ .

Молекула и атом на кадмий

В свободно състояние кадмият съществува под формата на моноатомни Cd молекули. Ето някои свойства, характеризиращи атома и молекулата на кадмия:

Кадмиеви сплави

Кадмият е включен като компонент в някои сплави. Например, медни сплави, съдържащи около 1% кадмий (кадмиев бронз), се използват за производството на телеграфни, телефонни и тролейбусни проводници, тъй като тези сплави имат по-голяма якост и устойчивост на износване от медта. Редица леки сплави, например тези, използвани в автоматичните пожарогасители, съдържат кадмий.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Кадмият е мек, ковък, но тежък метал със сиво-сребрист цвят, прост елемент от периодичната таблица. Съдържанието му в земната кора не може да се нарече високо, но кадмият е микроелемент: намира се в почвата, морската вода и дори във въздуха (особено в градовете). , като правило, придружава цинковите минерали, въпреки че съществуват и кадмиеви минерали. Повечето от тях обаче нямат индустриално значение. Кадмият не образува отделни отлагания и се отделя от отпадъчните руди, след като от тях се стопи цинк, олово или мед.

Свойства на кадмия

Кадмият е добре обработен, валцован и полиран. В сух въздух кадмият реагира (изгаря) с кислорода само при високи температури. Реагира с неорганични киселини, образувайки соли. Не реагира с алкални разтвори. В разтопено състояние той реагира с халогени, сяра, телур, селен и кислород.
- Въпреки факта, че кадмият присъства в следи от всички живи организми и участва в метаболизма им, неговите пари и парите на неговите съединения са изключително токсични. Например концентрация от 2,5 g/m3. m кадмиев оксид във въздуха убива в рамките на 1 минута. Вдишването на прах или дим, съдържащи кадмий, е много опасно.
- Кадмият има способността да се натрупва в човешкото тяло, в растенията и гъбите. Освен това кадмиевите съединения са канцерогени.
- Кадмият се счита за един от най-опасните тежки метали; класифициран е като вещество от клас 2 на опасност, също като живака и арсена. Влияе негативно върху ензимната, хормоналната, кръвоносната и централната нервна система, нарушава фосфорно-калциевия метаболизъм (разрушава костите), така че при работа с него трябва да използвате химически защитни средства. Отравянето с кадмий изисква незабавна медицинска помощ.

Приложение

По-голямата част от добития кадмий се използва за производство на антикорозионни покрития. Кадмиевото покритие създава по-силна и пластична адхезия към частта от всички останали, така че кадмиевото покритие се използва за защита от корозия при особено трудни условия, например при контакт с морска вода, за защита на електрически контакти.
- Много популярен в производството на батерии и акумулатори.
- Използва се като реагент за лабораторни изследвания.
- Почти една пета от полученото вещество се използва за производството на пигменти - кадмиеви соли.
- Използва се за придаване на желаните свойства на сплавите. Сплавите с кадмий са нискотопими (с олово, калай, бисмут), пластични и огнеупорни (с никел, мед, цирконий), устойчиви на износване. Сплавите се използват за производство на проводници за електропроводи, твърди спойки за алуминий и лагери за големи и мощни двигатели (кораби, самолети). Лекотопимите сплави се използват за направата на гипсови отливки, спояване на стъкло и метал, както и в някои пожарогасители.
- Много важна област на приложение е ядрената индустрия. Кадмият се използва за производството на пръти за регулиране на скоростта на атомната реакция в реактора, както и за защитни екрани от неутронно лъчение.
- Включени в полупроводници, филми слънчеви панели, луминофори, стабилизатори за PVC, зъбни пломби.
- В бижутерията се използват сплави със злато. Чрез промяна на съотношението на злато и кадмий е възможно да се получат сплави с различни нюанси, от жълто до зеленикаво.
- Понякога се използва в криотехнологиите поради високата си топлопроводимост при много ниски температури.
- Кадмият може да се натрупва в раковите клетки, затова се използва в някои методи на противотуморна терапия.

Магазин Прайм Кемикълс Груп продава химическо защитно оборудване, химически реактиви за лабораторни изследвания, стъклария и инструменти за лабораторно оборудване и изследвания. Купувачите ще бъдат доволни от достъпни цени, доставка в цяла Москва и региона и отлично обслужване.

Съдържание на статията

КАДМИЙ(Кадмий) Cd, – химически елемент II група на периодичната таблица. Атомен номер 48, относителна атомна маса 112,41. Естественият кадмий се състои от осем стабилни изотопа: 106 Cd (1,22%), 108 Cd (0,88%), 110 Cd (12,39%), 111 Cd (12,75%), 112 Cd (24,07%), 113 Cd (12,26%), 114 Cd (28,85%) и 116 Cd (7,58%). Степен на окисление +2, рядко +1.

Кадмият е открит през 1817 г. от немския химик Фридрих Стромайер Фридрих (1776–1835).

При проверка на цинков оксид, произведен от една от фабриките на Шенебек, възникна подозрение, че съдържа примес от арсен. Когато лекарството се разтвори в киселина и през разтвора се прекара сероводород, се образува жълта утайка, подобна на арсеновите сулфиди, но по-щателна проверка показа, че този елемент не присъства. За окончателното заключение, проба от подозрителен цинков оксид и други цинкови препарати (включително цинков карбонат) от същата фабрика бяха изпратени на Фридрих Щромайер, който заемаше катедрата по химия в университета в Гьотинген от 1802 г. и позицията на генерален инспектор на Хановерските аптеки.

Като калцинира цинков карбонат, Strohmeyer получи оксид, но не бял, както би трябвало да бъде, а жълтеникав. Той предположи, че цветът е от примес на желязо, но се оказа, че няма желязо. Strohmeyer напълно анализира цинковите препарати и установи, че жълтият цвят се появява поради нов елемент. Наречен е на цинковата руда, в която е намерен: гръцката дума kadmeia, "кадмиева пръст" - древно имеСмитсонит ZnCO 3 . Тази дума, според легендата, идва от името на финикийския Кадъм, който уж е първият, който е намерил цинков камък и е забелязал способността му да придава на медта (когато се топи от руда) златист цвят. Това беше и името на героя от древногръцката митология: според една легенда Кадъм победи Дракона в труден двубой и на неговите земи построи крепостта Кадмея, около която след това израсна градът със седем порти Тива.

Разпространение на кадмий в природата и неговото промишлено извличане.

Съдържанието на кадмий в земната кора е 1,6·10–5%. Той е близо до антимона (2·10–5%) и два пъти по-разпространен от живака (8·10–6%). Кадмият се характеризира с миграция в горещо подземни водизаедно с цинк и други химични елементи, склонни към образуване на естествени сулфиди. Концентрира се в хидротермални утайки. Вулканичните скали съдържат до 0,2 mg кадмий на kg, сред седиментните скали най-богати на кадмий са глините - до 0,3 mg/kg, и в по-малка степен - варовиците и пясъчниците (около 0,03 mg/kg). Средното съдържание на кадмий в почвата е 0,06 mg/kg.

Кадмият има свои собствени минерали - гринокит CdS, отавит CdCO 3, монтепонит CdO. Те обаче не формират собствени депозити. Единственият промишлено значим източник на кадмий са цинковите руди, където той се съдържа в концентрация от 0,01–5%. Кадмият се натрупва и в галенит (до 0,02%), халкопирит (до 0,12%), пирит (до 0,02%), станит (до 0,2%). Общите световни ресурси на кадмий се оценяват на 20 милиона тона, промишлените - на 600 хиляди тона.

Характеристики на просто вещество и промишлено производство на метален кадмий.

Кадмият е сребристо твърдо вещество със синкав блясък върху свежа повърхност, мек, ковък метал, който лесно се навива на листове и се полира лесно. Подобно на калая, кадмиевите пръчки издават пукащ звук, когато се огъват. Топи се при 321,1 ° C, кипи при 766,5 ° C, плътността е 8,65 g/cm 3, което му позволява да бъде класифициран като тежък метал.

Кадмият е стабилен на сух въздух. Във влажен въздух бързо избледнява, а при нагряване лесно взаимодейства с кислород, сяра, фосфор и халогени. Кадмият не реагира с водород, азот, въглерод, силиций и бор.

Кадмиевите пари взаимодействат с водните пари, за да отделят водород. Киселините разтварят кадмий, за да образуват соли на този метал. Кадмият редуцира амониевия нитрат в концентрирани разтвори до амониев нитрит. Окислява се до воден разтворкатиони на някои метали, като мед (II) и желязо (III). За разлика от цинка, кадмият не взаимодейства с алкални разтвори.

Основните източници на кадмий са междинните продукти от производството на цинк. Металните утайки, получени след пречистване на разтвори на цинков сулфат чрез действието на цинков прах, съдържат 2–12% кадмий. Фракциите, образувани по време на дестилационното производство на цинк, съдържат 0,7–1,1% кадмий, а фракциите, получени по време на ректификационното пречистване на цинка, съдържат до 40% кадмий. Кадмият се извлича и от прах от топилни заводи за олово и мед (може да съдържа съответно до 5% и 0,5% кадмий). Прахът обикновено се третира с концентрирана сярна киселина и след това кадмиевият сулфат се излугва с вода.

Кадмиевата гъба се утаява от разтвори на кадмиев сулфат чрез действието на цинков прах, след това се разтваря в сярна киселина и разтворът се пречиства от примеси чрез действието на цинков оксид или натриев карбонат, както и чрез йонообменни методи. Металният кадмий се изолира чрез електролиза върху алуминиеви катоди или чрез редукция с цинк.

За да се отстранят цинкът и оловото, металният кадмий се разтопява под слой алкали. Стопилката се обработва с алуминий за отстраняване на никела и амониев хлорид за отстраняване на талия. Използвайки допълнителни методи за пречистване, е възможно да се получи кадмий със съдържание на примеси от 10–5% от теглото.

Годишно се произвеждат около 20 хиляди тона кадмий. Обемът на производството му до голяма степен е свързан с мащаба на производството на цинк.

Най-важната област на приложение на кадмий е производството на химически източници на енергия. Кадмиевите електроди се използват в батерии и акумулатори. Отрицателните пластини на никел-кадмиевите батерии са направени от железни мрежи с кадмиева гъба като активен агент. Положителните плочи са покрити с никелов хидроксид. Електролитът е разтвор на калиев хидроксид. Компактните батерии за управляеми ракети също се правят на базата на кадмий и никел, само в този случай като основа са монтирани не желязо, а никелови мрежи.

Процесите, протичащи в никел-кадмиева алкална батерия, могат да бъдат описани с общото уравнение:

Cd + 2NiO(OH) + 2H 2 O Cd(OH) 2 + 2Ni(OH) 2

Никел-кадмиевите алкални батерии са по-надеждни от оловно-киселинните батерии. Тези източници на ток имат високо електрически характеристики, стабилна работа, дълъг експлоатационен живот. Те могат да бъдат заредени само за един час. Но никел-кадмиевите батерии не могат да се презареждат, без преди това да са напълно разредени (в това отношение те са по-ниски от металните хидридни батерии).

Кадмият се използва широко за нанасяне на антикорозионни покрития върху метали, особено когато влизат в контакт с морска вода. Най-важните части на кораби, самолети, както и различни продукти, предназначени за работа в тропически климат. Преди това желязото и другите метали са били покрити с кадмий чрез потапяне на продукти в разтопен кадмий; сега кадмиевото покритие се нанася електролитно.

Кадмиевите покрития имат някои предимства пред цинковите: те са по-устойчиви на корозия и по-лесно се правят равномерни и гладки. Високата пластичност на такива покрития осигурява херметичността на резбовите връзки. Освен това кадмият, за разлика от цинка, е стабилен в алкална среда.

Покритието с кадмий обаче има своите проблеми. Когато кадмий се прилага електролитно върху стоманена част, съдържащият се в електролита водород може да проникне в метала. Той причинява така наречената водородна крехкост в стомани с висока якост, което води до неочаквано разрушаване на метала при натоварване. За да се предотврати това явление, в кадмиевите покрития се въвежда титанова добавка.

Освен това кадмият е токсичен. Следователно, въпреки че кадмиевият калай се използва доста широко, за производството кухненски прибории контейнери за хранителни продуктизабранено е използването му.

Около една десета от световното производство на кадмий се изразходва за производството на сплави. Кадмиевите сплави се използват главно като антифрикционни материали и припои. Сплавта, съдържаща 99% кадмий и 1% никел, се използва за производството на лагери, работещи в автомобилни, самолетни и морски двигатели при високи температури. Тъй като кадмият не е достатъчно устойчив на киселини, включително органични киселини, съдържащи се в смазочните материали, носещите сплави на базата на кадмий понякога се покриват с индий.

Легирането на мед с малки добавки на кадмий прави възможно проводниците на електрическите транспортни линии да бъдат по-устойчиви на износване. Медта с добавка на кадмий почти не се различава по електрическа проводимост от чистата мед, но значително превъзхожда по сила и твърдост.

Кадмият е включен в метала на Ууд, сплав с ниска топимост, съдържаща 50% бисмут, 25% олово, 12,5% кадмий. Сплавта на Ууд може да се разтопи във вряща вода компонентите на сплавта на Ууд образуват съкращението VOSK. Тя е изобретена през 1860 г. от не много известен. английски инженерБ.Ууд. Това изобретение често погрешно се приписва на неговия съименник - известният американски физик Робърт Уилямс Ууд, който е роден само осем години по-късно. Нискотопимите кадмиеви сплави се използват като материал за производство на тънки и сложни отливки, в автоматични противопожарни системи и за запояване на стъкло към метал. Припоите, съдържащи кадмий, са доста устойчиви на температурни колебания.

Рязък скок в търсенето на кадмий започна през 40-те години на миналия век и беше свързан с използването на кадмий в ядрената индустрия - беше открито, че той абсорбира неутрони и от него започнаха да се правят контролни и аварийни пръти на ядрени реактори. Способността на кадмия да абсорбира неутрони със строго определени енергии се използва при изследване на енергийните спектри на неутронните лъчи.

Кадмиеви съединения.

Кадмият образува бинарни съединения, соли и множество сложни, включително органометални съединения. В разтворите се свързват молекулите на много соли, по-специално халиди. Разтворите имат леко кисела среда поради хидролиза. При излагане на алкални разтвори, започвайки от pH 7–8, се утаяват основни соли.

Кадмиев оксид CdO се получава чрез взаимодействие на прости вещества или чрез калциниране на кадмиев хидроксид или карбонат. В зависимост от "термичната история" може да бъде зеленикаво-жълт, кафяв, червен или почти черен. Това отчасти се дължи на размера на частиците, но до голяма степен е резултат от дефекти на решетката. Над 900°C кадмиевият оксид е летлив, а при 1570°C се сублимира напълно. Има полупроводникови свойства.

Кадмиевият оксид е лесно разтворим в киселини и слабо разтворим в основи, лесно се редуцира от водород (при 900 ° C), въглероден оксид (над 350 ° C) и въглерод (над 500 ° C).

Като електроден материал се използва кадмиев оксид. Включва се в смазочни масла и партиди за производство на специални стъкла. Кадмиевият оксид катализира редица реакции на хидрогениране и дехидрогениране.

Кадмиев хидроксид Cd(OH) 2 се утаява като бяла утайка от водни разтвори на кадмиеви (II) соли, когато се добави основа. Когато е изложен на много концентрирани алкални разтвори, той се превръща в хидроксокадмати, като Na 2. Кадмиевият хидроксид реагира с амоняк, за да образува разтворими комплекси:

Cd(OH) 2 + 6NH 3 H 2 O = (OH) 2 + 6H 2 O

В допълнение, кадмиевият хидроксид преминава в разтвор под въздействието на цианиди на алкални елементи. Над 170°C се разлага до кадмиев оксид. Взаимодействието на кадмиев хидроксид с водороден пероксид във воден разтвор води до образуването на пероксиди с различен състав.

Кадмиевият хидроксид се използва за получаване на други кадмиеви съединения, а също и като аналитичен реагент. Той е част от кадмиевите електроди в източници на ток. Освен това кадмиевият хидроксид се използва в декоративни стъкла и емайли.

Кадмиев флуорид CdF 2 е слабо разтворим във вода (4,06% тегловни при 20° C), неразтворим в етанол. Може да се получи чрез действието на флуор върху метал или флуороводород върху кадмиев карбонат.

Като оптичен материал се използва кадмиев флуорид. Той е съставна част на някои стъкла и фосфори, както и на твърди електролити в химически източници на ток.

Кадмиев хлорид CdCl2 е силно разтворим във вода (53,2% тегловни при 20°C). Ковалентният му характер определя относително ниската му точка на топене (568,5 °C), както и разтворимостта му в етанол (1,5% при 25 °C).

Кадмиевият хлорид се получава чрез взаимодействие на кадмий с концентрирана солна киселина или хлориране на метала при 500°C.

Кадмиевият хлорид е компонент на електролитите в кадмиевите галванични елементи и сорбентите в газовата хроматография. Той е част от някои решения във фотографията, катализатори в органичния синтез и потоци за отглеждане на полупроводникови кристали. Използва се като щипка при боядисване и щамповане на тъкани. Органокадмиевите съединения се получават от кадмиев хлорид.

Кадмиев бромид CdBr 2 образува люспести кристали с перлен блясък. Той е много хигроскопичен, силно разтворим във вода (52,9% тегловни при 25°C), метанол (13,9% тегловни при 20°C), етанол (23,3% тегловни при 20°C).

Кадмиевият бромид се получава чрез бромиране на метала или чрез действието на бромоводород върху кадмиев карбонат.

Кадмиевият бромид служи като катализатор в органичния синтез, е стабилизатор на фотографски емулсии и компонент на вибриращи състави във фотографията.

Кадмиев йодид CdI 2 образува лъскави кристали с форма на листа, те имат слоеста (двуизмерна) кристална структура. Известни са до 200 политипа на кадмиев йодид, които се различават по последователността на слоевете с хексагонална и кубична плътна опаковка.

За разлика от други халогени, кадмиевият йодид не е хигроскопичен. Той е силно разтворим във вода (46,4% тегловни при 25°C). Кадмиевият йодид се получава чрез йодиране на метала чрез нагряване или в присъствието на вода, както и чрез действието на йодоводород върху кадмиев карбонат или оксид.

Кадмиевият йодид служи като катализатор в органичния синтез. Той е съставна част на пиротехнически състави и смазки.

Кадмиев сулфид CdS вероятно е първото съединение на този елемент, към което индустрията се интересува. Образува лимоненожълти до оранжевочервени кристали. Кадмиевият сулфид има полупроводникови свойства.

Това съединение е практически неразтворимо във вода. Освен това е устойчив на алкални разтвори и повечето киселини.

Кадмиевият сулфид се получава чрез взаимодействие на кадмиеви и серни пари, утаяване от разтвори под въздействието на сероводород или натриев сулфид и реакции между кадмиеви и органосерни съединения.

Кадмиевият сулфид е важно минерално багрило, по-рано наричано кадмиево жълто.

В бояджийския бизнес впоследствие жълтият кадмий започва да се използва по-широко. По-специално, леките автомобили бяха боядисани с него, тъй като, наред с други предимства, тази боя издържа добре на локомотивния дим. Кадмиевият сулфид също се използва като оцветител в производството на текстил и сапун. Съответни колоидни дисперсии бяха използвани за получаване на цветни прозрачни стъкла.

IN последните годиничистият кадмиев сулфид се заменя с по-евтини пигменти - кадмопон и цинк-кадмиев литопон. Cadmopon е смес от кадмиев сулфид и бариев сулфат. Получава се чрез смесване на две разтворими соли – кадмиев сулфат и бариев сулфид. В резултат на това се образува утайка, съдържаща две неразтворими соли:

CdSO 4 + BaS = CdSI + BaSO 4 Ї

Цинк-кадмиевият литопон също съдържа цинков сулфид. При производството на това багрило се утаяват три соли едновременно. Литопонът е кремав или слонова кост на цвят.

С добавянето на кадмиев селенид, цинков сулфид, живачен сулфид и други съединения, кадмиевият сулфид произвежда термично стабилни пигменти с ярки цветове, вариращи от бледо жълто до тъмно червено.

Кадмиевият сулфид придава на пламъка син цвят. Това свойство се използва в пиротехниката.

Освен това кадмиевият сулфид се използва като активна среда в полупроводникови лазери. Може да се използва като материал за производството на фотоволтаични клетки, слънчеви клетки, фотодиоди, светодиоди и фосфор.

Кадмиев селенид CdSe образува тъмночервени кристали. Той е неразтворим във вода и се разлага със солна, азотна и сярна киселина. Кадмиевият селенид се получава чрез сливане на прости вещества или от газообразен кадмий и селен, както и чрез утаяване от разтвор на кадмиев сулфат под действието на селеноводород, реакцията на кадмиев сулфид със селенова киселина и взаимодействието между кадмиеви и органоселенови съединения .

Кадмиевият селенид е фосфор. Той служи като активна среда в полупроводникови лазери и е материал за производството на фоторезистори, фотодиоди и слънчеви клетки.

Кадмиевият селенид е пигмент за емайллакове, глазури и художествени бои. Рубинено стъкло е оцветено с кадмиев селенид. Именно това, а не хромният оксид, както в самия рубин, направи звездите на Московския Кремъл рубиненочервени.

Кадмиев телурид CdTe може да варира в цвят от тъмно сиво до тъмно кафяво. Не е разтворим във вода, но се разлага от концентрирани киселини. Получава се при взаимодействието на течен или газообразен кадмий и телур.

Кадмиевият телурид, който има полупроводникови свойства, се използва като детектор на рентгенови лъчи и гама-лъчение, а живачно-кадмиевият телурид е намерил широко приложение (особено за военни цели) в инфрачервени детектори за термично изображение.

Когато се наруши стехиометрията или се въведат примеси (например медни и хлорни атоми), кадмиевият телурид придобива фоточувствителни свойства. Използва се в електрофотографията.

Органокадмиеви съединения CdR 2 и CdRX (R = CH 3, C 2 H 5, C 6 H 5 и други въглеводородни радикали, X - халогени, OR, SR и т.н.) обикновено се получават от съответните реактиви на Grignard. Те са по-малко термично стабилни от техните цинкови аналози, но като цяло са по-малко реактивни (обикновено незапалими във въздуха). Най-важното им приложение е производството на кетони от киселинни хлориди.

Биологична роля на кадмия.

Кадмият се съдържа в организмите на почти всички животни (при сухоземните е около 0,5 mg на 1 kg маса, а при морските е от 0,15 до 3 mg/kg). В същото време се смята за един от най-токсичните тежки метали.

Кадмият се концентрира в тялото главно в бъбреците и черния дроб, докато съдържанието на кадмий в тялото се увеличава с напредване на възрастта. Натрупва се под формата на комплекси с протеини, които участват в ензимните процеси. Влизайки в тялото отвън, кадмият има инхибиторен ефект върху редица ензими, като ги унищожава. Действието му се основава на свързване на –SH групата на цистеиновите остатъци в протеините и инхибиране на SH ензимите. Той може също така да инхибира действието на съдържащите цинк ензими чрез изместване на цинка. Поради близостта на йонните радиуси на калций и кадмий, той може да замести калция в костната тъкан.

Хората се отравят с кадмий чрез пиене на вода, замърсена с отпадъци, съдържащи кадмий, както и зеленчуци и зърнени култури, растящи на земи, разположени в близост до петролни рафинерии и металургични заводи. Гъбите имат специална способност да натрупват кадмий. Според някои доклади съдържанието на кадмий в гъбите може да достигне единици, десетки и дори 100 или повече милиграма на килограм собствено тегло. Кадмиевите съединения са сред вредни веществасъдържащи се в тютюневия дим (една цигара съдържа 1-2 mcg кадмий).

Класически пример за хронично отравяне с кадмий е заболяване, описано за първи път в Япония през 50-те години на миналия век и наречено „итай-итай“. Заболяването е придружено от силна болка в лумбалната област и болки в мускулите. Появяват се и характерни признаци на необратимо бъбречно увреждане. Регистрирани са стотици смъртни случаи на итай-итай. Заболяването стана широко разпространено поради силното замърсяване на околната среда в Япония по онова време и специфичната диета на японците - основно ориз и морски дарове (те са способни да натрупват кадмий във високи концентрации). Проучванията показват, че хората с "Итай-Итай" консумират до 600 мкг кадмий на ден. Впоследствие, в резултат на мерките за опазване на околната среда, честотата и тежестта на синдроми като "Итай-Итай" значително намаля.

В САЩ е открита връзка между нивата на кадмий в атмосферата и честотата на смъртните случаи от сърдечно-съдови заболявания.

Смята се, че около 1 mcg кадмий на 1 kg телесно тегло може да влезе в човешкото тяло на ден без вреда за здравето. IN питейна водакадмий не трябва да съдържа повече от 0,01 mg/l. Антидотът при отравяне с кадмий е селенът, но консумацията на храни, богати на този елемент, води до намаляване на съдържанието на сяра в организма, в който случай кадмият отново става опасен.

Елена Савинкина

Кадмий(Кадмий), Cd, химичен елемент от група II на периодичната система на Менделеев; атомен номер 48, атомна маса 112,40; бял, лъскав, тежък, мек, ковък метал. Елементът се състои от смес от 8 стабилни изотопа с масови числа: 106 (1,215%), 108 (0,875%), 110 (12,39%), 111 (12,75%), 112 (24,07%), 113 (12,26%) ), 114 (28,86%), 116 (7,58%).

Историческа информация.През 1817 г. немският химик Ф. Стромайер, докато инспектира една от аптеките, открива, че цинковият карбонат там съдържа примес от неизвестен метал, който се утаява под формата на жълт сулфид от сероводород от кисел разтвор. Стромайер кръщава открития от него метал кадмий (от гръцки kadmeia - нечист цинков оксид, също и цинкова руда). Независимо от тях, немски учени К. Херман, К. Карстен и В. Майснер откриват кадмий в силезийските цинкови руди през 1818 г.

Разпространение на кадмий в природата.Кадмият е рядък и микроелемент с литосферен кларк от 1,3·10 -5% от масата. Кадмият се характеризира с миграция в горещи подземни води заедно с цинк и други халкофилни елементи и концентрация в хидротермални находища. Минералът сфалерит ZnS на места съдържа до 0,5-1% Cd, максимум до 5%. По-рядко се среща грийнокит CdS. Кадмият е концентриран в морски седиментни скали - шисти (Mansfeld, Германия), в пясъчници, в които също е свързан с цинк и други халкофилни елементи. В биосферата са известни три много редки независими кадмиеви минерала - CdCO 3 карбонат (ставит), CdO оксид (монтепонит) и CdSe селенид.

Физични свойства на кадмия.Кристалната решетка на кадмия е шестоъгълна, a = 2,97311 Å, c = 5,60694 Å (при 25 °C); атомен радиус 1,56 Å, йонен радиус на Cd 2+ 1,03 Å. Плътност 8,65 g/cm3 (20 °C), точка на топене 320,9 °C, точка на кипене 767 °C, коефициент на топлинно разширение 29,8·10 -6 (при 25 °C); топлопроводимост (при 0°C) 97,55 W/(m K) или 0,233 cal/(cm sec °C); специфичен топлинен капацитет (при 25 °C) 225,02 J/(kg K) или 0,055 cal/(g °C); електрическо съпротивление (при 20 °C) 7,4·10 -8 ohm·m (7,4·10 -6 ohm·cm); температурен коефициент на електрическо съпротивление 4,3·10 -3 (0-100° C). Якост на опън 64 MN/m2 (6,4 kgf/mm2), относително удължение 20%, твърдост по Бринел 160 MN/m2 (16 kgf/mm2).

Химични свойства на кадмия.В съответствие с външната електронна конфигурация на атома 4d 10 5s 2, валентността на кадмия в съединенията е 2. Във въздуха кадмият избледнява, покривайки се с тънък филм от CdO оксид, който предпазва метала от по-нататъшно окисляване. При силно нагряване на въздух кадмият изгаря в CdO оксид - кристален прах от светлокафяв до тъмнокафяв цвят, плътност 8,15 g/cm3; при 700°C CdO сублимира без да се топи. Кадмият се свързва директно с халогени; тези съединения са безцветни; CdCl2, CdBr2 и CdI2 са много лесно разтворими във вода (около 1 част безводна сол в 1 част вода при 20 °C), CdF2 е по-слабо разтворим (1 част в 25 части вода). Със сярата кадмият образува лимоненожълт до оранжево-червен сулфид CdS, неразтворим във вода и разредени киселини. Кадмият лесно се разтваря в азотна киселина с отделяне на азотни оксиди и образуване на нитрат, който дава хидрата Cd (NOa) 2 4H 2 O. От солна и разредена сярна киселина кадмият бавно освобождава водород и когато разтворите се изпарят, от тях кристализират хлоридни хидрати 2CdCl 2 и сулфатни 3CdSO 4 ·8H 2 O. Разтворите на кадмиевите соли имат кисела реакция поради хидролиза; каустик алкали утаяват от тях бял хидроксид Cd (OH) 2, неразтворим в излишък от реагента; обаче, чрез действието на концентрирани алкални разтвори върху Cd (OH) 2, се получават хидроксокадмиати, например Na 2. Катионът Cd 2+ лесно образува комплексни йони с амоняк 2+ и с цианид 2- и 4-. Известни са множество основни, двойни и комплексни соли на кадмия. Кадмиевите съединения са отровни; Вдишването на неговите оксидни пари е особено опасно.

Получаване на кадмий.Кадмият се получава от странични продукти от преработката на цинкови, оловно-цинкови и медно-цинкови руди. Тези продукти (съдържащи 0,2-7% кадмий) се третират с разредена сярна киселина, която разтваря оксидите на кадмий и цинк. Кадмият се утаява от разтвора с цинков прах; гъбестият остатък (смес от кадмий и цинк) се разтваря в разредена сярна киселина и кадмият се изолира чрез електролиза на този разтвор. Електролитният кадмий се разтопява под слой сода каустик и се излива на пръчици; чистота на метала - не по-малко от 99,98%.

Приложение на кадмий.Използва се метален кадмий в ядрени реактори, за антикорозионни и декоративни покрития, в батерии. Кадмият служи като основа за някои лагерни сплави и е част от сплави с ниска топимост (например сплавта на Ууд). Лекотопимите сплави се използват за спояване на стъкло с метал, в автоматични пожарогасители, за тънки и сложни отливки в гипсови форми и др. Кадмиев сулфид (кадмиево жълто) е боя за боядисване. Кадмиевият сулфат и амалгамата се използват в нормалната клетка на Weston.

Кадмий в тялото.Съдържанието на кадмий в растенията е 10 -4% (на сухо вещество); при някои животни (гъби, коелентерни, червеи, бодлокожи и ципести) - 4-10 -5 - 3-10 -3% от сухото вещество. Среща се във всички гръбначни животни. Черният дроб е най-богат на кадмий. Кадмият засяга метаболизма на въглехидратите, синтеза на хипурова киселина в черния дроб и активността на някои ензими.

Какво е кадмий? Това е тежък метал, който се получава чрез топене на други метали като цинк, мед или олово. Той се използва широко в производството на никел-кадмиеви батерии. Освен това цигареният дим също съдържа такъв елемент. В резултат на продължително излагане на кадмий възникват много тежки белодробни и бъбречни заболявания. Нека разгледаме характеристиките на този метал по-подробно.

Обхват на приложение на кадмий

По-голямата част от индустриалната употреба на този метал е в защитни покрития, които предпазват металите от корозия. Това покритие има голямо предимствопреди цинк, никел или калай, защото не се отлепва при деформиране.

Какви други приложения може да има кадмият? Използва се за производство на сплави, които са изключително податливи на машинна обработка. Кадмиевите сплави с незначителни добавки на мед, никел и сребро се използват за производството на лагери за автомобилни, самолетни и морски двигатели.

Къде другаде се използва кадмият?

Заварчици, металурзи и работници в текстилната, електронната и акумулаторната промишленост са изложени на най-голям риск от отравяне с кадмий. Използват се никел-кадмиеви батерии мобилни телефонии други електронни устройства. Този метал се използва и при производството на пластмаси, бои и метални покрития. Много почви, които редовно се торят, също могат да съдържат високи нива на този токсичен метал.

кадмий: свойства

Кадмият, както и неговите съединения, се характеризират като, но не е доказано, че са малки количества от елемента в средапричинява рак. Вдишване на метални частици промишлено производстводопринасят за развитието на рак на белия дроб, но не представляват риск от рак, ако се консумира замърсена храна.

Как кадмият влиза в човешкото тяло?

Всеки знае отдавна, че цигареният дим съдържа кадмий. Този тежък метал влиза в тялото на пушача в количество, два пъти по-голямо от това на човек, който не е изложен на него. лош навик. Пасивното пушене обаче може да бъде вредно.

Листни зеленчуци, зърнени храни и картофи, отглеждани в почва, съдържаща високи нива на кадмий, могат да представляват риск. Черният дроб и бъбреците на морските обитатели и животни също са известни с високото си съдържание на този метал.

Много промишлени предприятия, особено металургичните, отделят големи количества кадмий в атмосферата. Хората, живеещи в близост до такива предприятия, автоматично попадат в рисковата група.

В някои земеделски райони активно се използват фосфатни торове, които съдържат малки количества кадмий. Продуктите, отглеждани на тази земя, представляват потенциална заплаха за хората.

Ефектът на кадмия върху човешкото тяло

Така разбрахме какво е кадмий. Ефектът на този тежък метал върху човешкото тяло може да причини негативни последици. Във всеки жив организъм се намира в малки количества, а неговата биологична ролявсе още не е напълно изяснен. Кадмият обикновено се свързва с отрицателна функция.

Неговият токсичен ефект се основава на блокиране на съдържащи сяра аминокиселини, което води до нарушаване на протеиновия метаболизъм и увреждане на клетъчното ядро. Този тежък метал насърчава отстраняването на калций от костите и засяга нервната система. Може да се натрупва в бъбреците и черния дроб и се отделя от тялото много бавно. Този процес може да отнеме десетилетия. Кадмият обикновено се екскретира в урината и изпражненията.

Вдишване на кадмий

Този елемент влиза в тялото на индустриалните работници чрез вдишване. За да предотвратите това, използвайте ефективни предпазни средства. Пренебрегването на това правило води до тежки последици. Ако вдишвате кадмий, ефектът на такъв метал върху човешкото тяло се проявява по следния начин: телесната температура се повишава, появяват се втрисане и мускулна болка.

След известно време настъпва увреждане на белите дробове, болка в гърдите, задух и кашлица. В тежки случаи това състояние причинява смъртта на пациента. Вдишването на въздух, съдържащ кадмий, допринася за развитието на бъбречни заболявания и остеопороза. Вероятността от рак на белия дроб се увеличава няколко пъти.

Прием на кадмий от храната

Защо кадмият е опасен във вода и храна? При редовна консумация на замърсени храни и вода този метал започва да се натрупва в тялото, което води до негативни последици: нарушена е работата на бъбреците, костната тъкан е отслабена, черният дроб и сърцето са засегнати, а в тежки случаи настъпва смърт.

Консумирането на храни, замърсени с кадмий, може да причини стомашно дразнене, гадене, коремна болка, диария и повръщане. Освен това се появяват грипоподобни симптоми, развива се подуване на ларинкса и се появява изтръпване на ръцете.

Причини за отравяне с кадмий

Отравяне с тежки метали най-често се среща при деца, диабетици, бременни и кърмещи жени и хора, които злоупотребяват с тютюнопушенето. В Япония интоксикацията с кадмий възниква в резултат на ядене на заразен ориз. В този случай се развива апатия, бъбреците са засегнати, костите омекват и се деформират.

Индустриализирани райони с рафиниране на нефт и металургични предприятия, са известни с това, че почвата там е замърсена с кадмий. Ако на такива места се отглеждат растителни продукти, има голяма вероятност да настъпи отравяне с тежки метали.

Елементът може да се натрупа в големи количества в тютюна. Ако суровината се изсуши, съдържанието на метал рязко се увеличава. Попадането на кадмий в организма както при активни, така и при активни състояния зависи пряко от съдържанието на метал в дима.

Лечение при отравяне

Кадмий:

• увреждане на централната нервна система;
• остра болка в костите;
• протеин в урината;
• камъни в бъбреците;
• дисфункция на гениталните органи.

Ако възникне остро отравяне, жертвата трябва да се затопли, трябва да му се осигури чист въздух и почивка. След измиване на стомаха трябва да му се даде топло мляко, към което се добавя малко сода за хляб. Няма антидоти за кадмий. За неутрализиране на метала се използват Unithiol, стероиди и диуретици. Комплексното лечение включва използването на кадмиеви антагонисти (цинк, желязо, селен, витамини). Лекарят може да предпише възстановителна диета, съдържаща големи количества фибри и пектин.

Възможни последствия

Такъв метал като кадмий има много сериозен ефект върху човешкото тяло и ако възникне отравяне с този елемент, последствията могат да бъдат опасни. Той измества калция от костите, допринасяйки за развитието на остеопороза. При възрастни и деца гръбнакът започва да се огъва и костите се деформират. IN детствототакова отравяне води до енцефалопатия и невропатия.

Заключение

Така разбрахме какво е тежък метал като кадмий. Ефектът на този елемент върху човешкото тяло е доста сериозен. Постепенно натрупвайки се в тялото, той води до разрушаване на много органи. Можете дори да се отровите от кадмий, ако консумирате големи количества замърсени храни. Последствията от отравяне също са доста опасни.