Кадмий

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Кадмий, 48Cd
Cadmium-crystal bar.jpg
сребристосив
Общи данни
СреброКадмийИндий
Zn

Cd

Hg
Водород
Хелий
Литий
Берилий
Бор
Въглерод
Азот
Кислород
Флуор
Неон
Натрий
Магнезий
Алуминий
Силиций
Фосфор
Сяра
Хлор
Аргон
Калий
Калций
Скандий
Титан
Ванадий
Хром
Манган
Желязо
Кобалт
Никел
Мед
Цинк
Галий
Германий
Арсен
Селен
Бром
Криптон
Рубидий
Стронций
Итрий
Цирконий
Ниобий
Молибден
Технеций
Рутений
Родий
Паладий
Сребро
Кадмий
Индий
Калай
Антимон
Телур
Йод
Ксенон
Цезий
Барий
Лантан
Церий
Празеодим
Неодим
Прометий
Самарий
Европий
Гадолиний
Тербий
Диспросий
Холмий
Ербий
Тулий
Итербий
Лутеций
Хафний
Тантал
Волфрам
Рений
Осмий
Иридий
Платина
Злато
Живак
Талий
Олово
Бисмут
Полоний
Астат
Радон
Франций
Радий
Актиний
Торий
Протактиний
Уран
Нептуний
Плутоний
Америций
Кюрий
Берклий
Калифорний
Айнщайний
Фермий
Менделевий
Нобелий
Лоуренсий
Ръдърфордий
Дубний
Сиборгий
Борий
Хасий
Майтнерий
Дармщатий
Рьонтгений
Коперниций
Нихоний
Флеровий
Московий
Ливерморий
Тенесин
Оганесон
Име, символ, № Кадмий, Cd, 48
Група, период, блок 12, 5, d
Химическа серия Преходен метал
Електронна конфигурация [Kr] 4d10 5s2
e- на енергийно ниво 2, 8, 18, 18, 2
Electron shell 048 Cadmium - no label.svg
Свойства на атома
Атомна маса 112,414 u
Атомен радиус 154 pm
Ковалентен радиус 148 pm
Радиус на ван дер Ваалс 158 pm
Степен на окисление 2, 1, −2
Електроотрицателност 1,69 (скала на Полинг)
Йонизационен потенциал I: 867,8 kJ/mol
Cadmium spectrum visible.png
Физични свойства
Агрегатно състояние Твърдо вещество
Кристална структура хексагонална
Hexagonal.svg
Плътност 8650 kg/
Температура на топене 594,22 K
(321,07 °C)
Температура на кипене 1040 K
(767 °C)
Специф. топлина на топене 6,21 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение 99,87 kJ/mol
Скорост на звука 2310 m/s
Специф. топлинен капацитет 26,020 J/(kg·K)
Топлопроводимост 96,6 W/(m·K)

Кадмият (Cd) е мек, ковък, силно токсичен сребристобял метал с пореден номер 48 в периодичната система на елементите. В много отношения е сроден с цинка, но образува по-сложни химически съединения. Елементът е открит от немския химик Фридрих Щромайер (Fredrich Stromeyer) през 1817 година. Това е рядък елемент, заема 1,3 .10 – 5 % от масата на земната кора. В рудите кадмият обикновено се среща заедно с цинка. За връзката му с цинка показва и названието на този елемент: с гръцката дума „кадмея“ отдавна са наричани цинковите руди и цинковият оксид, в които е открит кадмият.

В природата кадмият се среща в: медни, цинкови и оловни руди, а също и под формата на минерала гринокит, който представлява кристален кадмиев сулфид (CdS).

Характеристики[редактиране | редактиране на кода]

Кадмиев сулфид

Физични свойства[редактиране | редактиране на кода]

По химични и физични свойства кадмият най-много прилича на цинка. Той е сребристо бял, мек метал, лесно се кове и валцова..[1] На въздуха металът потъмнява, като се покрива с оксиден слой от CdO, който го предпазва от по-нататъшно окисление. Кадмият взаимодейства с халогените. Той бавно се разтваря в киселини, но за разлика от цинка е устойчив на действието на алкални основи. Главната разлика се състои в доста ясно изразените основни свойства на хидроксида Cd(OH)2.

Металът реагира с киселини, както и с кислород при нагряване. Кадмият се използва за антикорозионни покрития, за производството на регулиращи устройства на ядрените реактори, влиза в състава на някои нискотопими сплави, и за изработването на батерии, пластификатори и пигменти.

Някои съединения на кадмия са ярко оцветени. Поради това от CdS се получават жълти бои с различни оттенъци. В лаковата промишленост се използува т.нар. кадмопон; той се получава в резултат на следната реакция, като и двата продукта падат във вид на утайка: CdS04 + BaS CdS + BaSO4.

Постъпването на завишено количество кадмий в човешкия организъм води до анемия, поражение на черния дроб и бъбреците, кардиопатии – термин, употребяван за заболявания на сърцето с неясна причина, емфизема на белите дробове (атрофия на преградките между отделните алвеоли), остеопороза, деформация на скелета, развите на хипертония. .[2] Симптоматика за отравяния от кадмий е белтък в урината, поражения на централната нервна система, остри болки с костите. Кадмият влияе и върху кръвното налягане и може да бъде причина за образуване на камъни в бъбреците.

Пределно допустимата концентрация на кадмий във води за питейно-битови нужди в България е 0,005 mg/l.

Понижаване концентрацията на разтворените съединения на кадмия се постига чрез утаяване на кадмия като хидроокис и карбонат или чрез използване на организми, които го акумулират.

Риск от интоксикация с кадмий имат работещите в среда, свързана с добивът му, електролизата му, галванотехници и други. Някои бижута съдържат кадмий

Проникването на кадмия става по дихателен път и през наранена кожа. По-малко от 50 % от вдишвания кадмий се абсорбира. Отлага се в черния дроб, от там бавно преминава в бъбреците, където се установяват най-високите му концентрации. Отделянето на кадмия от организма е много бавно. Необходими са около 10 години, за да се отдели половината от количеството му в черния дроб и бъбреците.

Освен чрез вдишване, кадмият може да проникне в организма и чрез храносмилателния тракт. Той се утаява в почвата, откъдето попада в растенията и чрез храната попада в организма.

При продължителна експозиция на ниски концентрации на кадмий, критичен орган се явяват бъбреците. Те се увреждат необратимо след надвишаване нивото на кадмия в бъбречната кора над 200 mg/kg. Липсват достатъчно данни за канцерогенната активност на кадмия и евентуалната му връзка с рака на простатата и белия дроб, поради което Международната агенция за проучване на рака го класира в група 2В, т.е. без доказан риск за човека. По тази причина допустимите концентрации на кадмия във въздуха не се определят на базата на канцерогенен ефект.

Оплакванията при кадмиево отравяне включват златисто-кафява пигментация на шийката на зъбите, атрофичен ринит, нарушение на обонянието, белодробен емфизем, гастрит, колит, нарушена гломерулна функция с протеинурия, болки по костите и ставите и други. Кадмият има канцерогенно действие по отношение простатната жлеза.

Диагнозата се поставя според професионалната анамнеза, клиничната картина и наличието на кадмий в кръвта и урината.

Лечението отново е с хелатори на металът, които спомагат естественото му отделяне от организма с урината. Използват се EDTA, D-penicillamin (Cuprenil) и витаминотерапия.

Кадмият е метал, който в природата се среща заедно с цинка. По тази причина най-честият източник на замърсяване на атмосферния въздух е производството на цинк. Другите металургични производства също могат да бъдат източник на замърсяване с кадмий. Той се отделя в атмосферата при изгаряне на отпадъци. Съдържа се още и в тютюневия дим.

В природните води кадмият постъпва в резултат на разлагането на водни организми, които са способни да го натрупват в себе си. Съединения на кадмий в повърхностните води може да има в резултат от замърсяване с отпадъчни води от оловно-цинкови завод, рудообогатителни предприятия, при производството на сярна киселина или от галванични цехове.

Разтворими съединения на кадмия във водата са предимно минерални и органо-минерални комплекси.

Опасни за човешкия организъм са всички химични форми на кадмия.

Свързан е с проблемите на децата при учението в училище. Всяко дете е изложено на въздействието му.

Вече са налице признаци, че кадмият – широко разпространен замърсител, който получава твърде малко внимание от страна на здравните експерти и регулаторите – може да е „новото олово“.

При децата с по-високи нива на кадмий е налице три пъти по-голяма вероятност да имат затруднения при учене и да се налага да участват в специални системи за образование, според едно ново проучване, водено от изследователи от Харвардския университет. Те са изследвали представителна група американски деца.

Абсорбиран от почвата, кадмият може да бъде намерен в определени храни като картофи, зърнени храни, слънчогледови семена и листни зеленчуци, както и тютюневи изделия. Той може да се намери и при някои евтини детски бижута.

Според учените, кадмият може да има опасни свойства, подобни на оловото, които променят начина, по който мозъкът на децата се развива. Необходими са повече изследвания, все пак, за да се потвърдят и усъвършенстват изводите от изследването относно потенциалните ефекти върху децата. Със сигурност обаче е нужно да се обърне повече внимание върху невротоксичните ефекти на кадмия у децата.

До този момент нервната система не е била проучвана в качеството ѝ на мишена за кадмия. Някои изследвания при възрастни работници обаче показват, че силното излагане на въздействието му може да предизвика неврологични проблеми, а някои малки, по-раншни проучвания при деца са установили, че е налице връзка с проблеми като умствена изостаналост и намален коефициент на интелигентност.

При продължително въздействие върху човека канцерогенът уврежда бъбреците и костите.

Приложение[редактиране | редактиране на кода]

Лазерът с хелиево кадмиеви метални пари излъчва виолетова светлина, която се дължи на спектралната линия на кадмия с дължина 441.563 nm

Хелиево кадмиевите лазери са източници на синя и ултравиолетова лазерна светлина. Те работят при 325 или 422 nm и се използват във флуоресцентните микроскопи и в различни лабораторни експерименти.[3][4] Кадмиевият селенид, възбуден с ултравиолет, излъчва ярка светлина, чийто цвят може да бъде зелен, жълт или червен в зависимост от размера на частиците. Използва се за онагледяване на биологични тъкани във флуоресцентния микроскоп.[5]

Използвана литература[редактиране | редактиране на кода]

  1. Holleman, A. F.. Cadmium. // Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 91 – 100. Walter de Gruyter, 1985. ISBN 978-3-11-007511-3. с. 1056 – 1057.
  2. Case Studies in Environmental Medicine (CSEM) Cadmium. // Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Архив на оригинала от 6 June 2011. Посетен на 30 May 2011.
  3. Helium-Cadmium Lasers. // Olympus. Посетен на 14 May 2011.
  4. Helium-cadmium Laser. // Lasers: Principles, Types and Applications. 2006. ISBN 978-81-224-1492-9.
  5. Cadmium Selenium Testing for Microbial Contaminants. // NASA, 10 June 2003.