Kadmium

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Spring na: navigasie, soek
48 silwerkadmiumindium
Zn

Cd

Hg
Cd-TableImage.png
Algemeen
Naam, Simbool, Getal kadmium, Cd, 48
Chemiese reeks oorgangsmetale
Groep, Periode, Blok 12, 5, d
Voorkoms silwerige grys metaal
Atoommassa 112.411 (8) g/mol
Elektronkonfigurasie [Kr] 4d10 5s2
Elektrone per skil 2, 8, 18, 18, 2
Fisiese Eienskappe
Toestand vastestof
Digtheid (naby k.t.) 8.65 g/cm³
Vloeistof digtheid teen s.p. 7.996 g/cm³
Smeltpunt 594.22 K
(321.07 °C)
Kookpunt 1040 K
(767 °C)
Smeltingswarmte 6.21 kJ/mol
Verdampingswarmte 99.87 kJ/mol
Warmtekapasiteit (25 °C) 26.020 J/(mol·K)
Dampdruk
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
teen T/K 530 583 654 745 867 1040
Atoomeienskappe
Kristalstruktuur heksagonaal
Oksidasietoestande 2
(matige basiese oksied)
Elektronegatiwiteit 1.69 (Skaal van Pauling)
ionisasie-energieë 1ste: 867.8 kJ/mol
2de: 1631.4 kJ/mol
3rde: 3616 kJ/mol
Atoomradius 155 pm
Atoomradius (ber.) 161 pm
Kovalente radius 148 pm
Van der Waals radius 158 pm
Diverse
Magnetiese rangskikking geen data
Elektriese weerstand (22 °C) 72.7 nΩ·m
Termiese geleidingsvermoë (300 K) 96.6 W/(m·K)
Termiese uitsetting (25 °C) 30.8 µm/(m·K)
Spoed van klank (dun staaf) (20 °C) 2310 m/s
Young se modulus 50 GPa
Skuifmodulus 19 GPa
Massamodulus 42 GPa
Poissonverhouding 0.30
Mohs se hardheid 2.0
Brinell hardheid 203 MPa
CAS-registernommer 7440-43-9


Vernaamste isotope
Hoofartikel: Isotope van Kadmium
iso NV halfleeftyd VM VE (MeV) VP
106Cd 1.25% >9.5×1017 y ee2? - 106Pd
108Cd 0.89% >6.7×1017 y ee2? - 108Pd
109Cd sin 462.6 d e 0.214 109Ag
110Cd 12.49% Cd is stabiel met 62 neutrone
111Cd 12.8% Cd is stabiel met 63 neutrone
112Cd 24.13% Cd is stabiel met 64 neutrone
113Cd 12.22% 7.7×1015 y ß- 0.316 113In
113mCd sin 14.1 y ß- 0.580 113In
IO 0.264 113Cd
114Cd 28.73% >9.3×1017 y ßß2? - 114Sn
116Cd 7.49% 2.9×1019 y ßß2? - 116Sn
Verwysings

Cadmium is 'n chemiese element met die simbool Cd en atoomgetal van 48. Kadmium is 'n betreklik skaars, blouerige wit oorgangsmetaal en is 'n bekende karsinogeniese (kankerwekkende) stof wat in sinkertse voorkom. Kadmium word hoofsaaklik in batterye en pigmente (byvoorbeeld in plastiekprodukte) gebruik

Ontginning[wysig]

Kadmium is 'n algemene onsuiwerheid in sink en word dikwels onttrek tydens die vervaardiging van sink. Sinksulfiedertse word in die teenwoordigheid van suurstof gerooster om die sinksulfied na die oksied om te skakel. Sinkmetaal word dan vervaardig deur die oksied saam met koolstof te smelt of deur elektrolise in swaelsuur. Kadmium word geïsoleer vanuit die sinkmetaal deur vakuumdistillasie van die gesmelte in sink of dit kan verkry word deur kadmiumsulfaat uit die elektrolitiese oplossing neer te slaan.[1]

Kenmerkende eienskappe[wysig]

Kadmium is 'n sagte, smeebare, pletbare, giftige, blouerig-wit bivalente metaal. Die eienskappe daarvan is soortgelyk aan sink maar dit reageer om meer komplekse verbindings te vorm. Die algemeenste oksidasietoestand van kadmium is +2, maar daar is seldsame voorbeelde van +1 verbindings met kadmium bekend.

Gebruike[wysig]

Ongeveer driekwart kadmium word gebruik in Batterye (veral Ni-Cd batterye) en die grootste hoeveelheid van die res word hoofsaaklik benut vir pigmente, bedekkings en platerings en as stabiliseerders vir plastieke. Ander gebruike sluit in:

  • In baie laagsmeltende legerings
  • In legerings vir laers, vanweë 'n lae wrywingskoëffisiënt en baie goeie vermoeidheidsweerstand
  • In elektroplatering (6% kadmium)
  • In baie soorte soldeersel
  • As 'n versperring om kernfisie (kernsplitsing) te beheer
  • In swart en wit televisie-fosfors en in die blou en groen fosfors vir kleurtelevisiebuise
  • In verfpigmente: Kadmium vorm verskeie soute met kadmiumsulfied die algemeenste. Hierdie sulfied word gebruik as 'n geel pigment. Kadmiumselenied kan gebruik word as 'n rooi pigment.
  • In sommige halfgeleiers soos kadmiumsulfied, kadmiumselenied en kadmiumtelluried, wat gebruik kan word as ligbespeuring of sonselle. HgCdTe is sensitief vir infrarooilig.
  • In PVC as stabiliseerders.
  • In molekulêre biologie word dit gebruik om die spanningsafhanklike kalsiumkanale te blokkeer teen kalsiumioonvloei.

Geskiedenis[wysig]

Kadmium (Latyns cadmia, Grieks καδμεία wat "kalamyn" beteken, wat 'n kadmiumdraende mengsel van minerale is en vernoem is na die Griekse mitologiese karakter, Κάδμος (Kadmos)) is in Duitsland ontdek in 1817 deur Friedrich Strohmeyer. Strohmeyer het die nuwe element in 'n onsuiwerheid van sinkkarbonaat (kalamyn) gevind en vir 100 jaar was Duitsland die enigste betekenisvolle produsent van die metaal gewees. Die metaal is vernoem na kalamyn omdat die metaal in hierdie verbinding ontdek is. Strohmeyer het opgemerk dat sommige onsuiwer kalamynmonsters die neiging gehad het om van kleur te verander as dit verhit is, anders as suiwer kalamyn.

Ten spyte daarvan dat kadmium en sy verbindings baie giftig is kalsiumjodied in die verlede as 'n medisyne gebruik. In 1927 het die Internasionale Buro vir Gewigte en Mates die meter in terme van die rooi kadmium spektrumlyn (1m = 1 553 164.13 golflengtes) gedefinieer. Hierdie definisie is sedertdien verander (sien krypton).

Verspreiding[wysig]

Kadmiummetaal
Wêreldproduksie tendense

In 2001 was Sjina die hoofprodusent van kadmium met byna 'n sesde aandeel van wêreldproduksie gevolg deur Suid-Korea en Japan alvorens die British Geological Survey.

Kadmiumdraende ertse is seldsaam en kom in klein hoeveelhede voor. Greenokiet (CDS), die enigste betekenisvolle mineraal kom bykans altyd saam met sfaleriet (ZNS) voor. Gevolglik word kadmium hoofsaaklik vervaardig as 'n byproduk van die ontginning van sulfiedertse van sink en tot 'n mindere mate van lood en koper. Klein hoeveelhede kadmium, ongeveer 10% van totale verbruik, word verkry vanuit sekondêre bronne, hoofsaaklik uit die stof wat vrygestel word deur die herwinning van yster- en staalskroot.

Isotope[wysig]

Beeld van die pers lig vanaf 'n helium-kadmium metaaldamplaser. Die hoogs monochromatiese kleur spruit uit die 441.563 nm oorgangslyn van kadmium.

Kadmium wat in die natuur voorkom bestaan uit 8 isotope. By twee van hierdie isotope is radio-aktiwiteit waargeneem en daar is voorspel dat drie ander radio-aktief moet wees maar daar is tot op hede geen verval waargeneem nie, vanweë hulle uiters lang halfleeftye.

Die twee natuurlik radio-aktiewe isotope is 113Cd (beta-verval, halfleeftyd van 7.7 × 1015 jaar) en 116Cd (twee-neutrino dubbele beta-verval, halfleeftyd van 2.9 × 1019 jaar). Die ander drie is 106Cd, 108Cd (dubbele elektronvangs en 114Cd (dubbele beta-verval). Ten minste drie ander isotope - 110Cd, 111Cd en 112Cd - is geheel en al stabiel. Van die isotope wat afwesig is in natuurlike kadmium is die langslewende 109Cd met 'n halfleeftyd van 462.6 dae en 115Cd met 'n halfleeftyd van 53.46 uur. Al die oorblywende radio-aktiewe isotope het halfleeftye van minder as 2.5 uur, en die meerderheid van hulle se halfleeftye is selfs korter as 5 minute. Hierdie element het ook 8 bekende metatoestande met die stabielste hiervan 113mCd (t½ 14.1 jaar), 115mCd (t½ 44.6 dae)en 117mCd (t½ 3.36 uur).

Die bekende isotope van kadmium wissel in atoommassa van 94.950 (95Cd) tot 131.946 (132Cd). Die primêre vervalmodus voor die tweede volopste stabiele isotoop, 112Cd, is elektronvangs en die primêre modus daarna is betaverval en elektronvangs. Die primêre vervalproduk voor 112Cd is element 47 (silwer) en die primêre produk daarna is element 49 (indium).

Giftigheid[wysig]

Kadmium hou 'n beroepsgevaar in wat verband hou met nywerheidsprosesse soos die metaalplatering en die vervaardiging van nikkel-kadmium batterye, pigmente, plastieke en ander sintetiese materiale. Die hoofroete vir blootstelling in nywerheidsomgewings is deur inaseming. Inaseming van kadmiumbevattende dampe kan aanvanklik koors tot gevolg hê maar later vererger tot chemiese pneumonitis, pulmonary edema en selfs die dood.[2]

Kadmium is ook 'n element wat omgewingsgevare inhou. Menslike blootstelling tot kadmium in die omgewing is hoofsaaklik as gevolg van die verbranding van fossielbrandstowwe en munisipale afval.[3] Daar was noemenswaardige gevalle van vergiftiging wat die resultaat was van langtermyn blootstelling aan kadmium besmette voedsel en water. In die dekades na die Tweede Wêreldoorlog het Japannese mynboubedrywighede die Jinzu-rivier met kadmium en spore van ander giftige metale besmet. As gevolg daarvan het kadmium opgebou in rysgewasse wat al langs die rivier afstroom van die myne gegroei het. Die plaaslike landelike gemeenskappe het die besmette rys geëet en Itai-tai siekte asook verskeie nierafwykings ontwikkel.[4] Kadmium is een van ses stowwe wat deur die Europese Unie se ROHS lys van beperkte stowwe voorkom wat karsinogeniese stowwe in rekenaars verbied.

Kadmium en verskeie kadmiumbevattende verbindings is ook bekende karsinogene en kan vele soorte kankers verwek.[5]

Huidige navorsing het bevind dat kadmiumtoksisiteit in die liggaam ingedra kan word deur sinkverbindende proteïene. Sink en kadmium val in dieselfde groep in die periodieke tabel en bevat 'n gemeenskaplike (+2) oksidasietoestand en is bykans dieselfde grootte in 'n geïoniseerde toestand. Om hierdie rede kan kadmium vir sink in baie biologiese stelsels vervang, veral stelsels wat sagter ligande soos swael bevat. Kadmium kan soveel as tien keer sterker aan sekere biologiese stelsels verbind en is buitengewoon moeilik om te verwyder. Verder kan kadmium ook vir magnesium en kalsium in sekere biologiese stelsels vervang. Sodanige vervangings is egter seldsaam.

Die rook van tabak is die belangrikste enkele bron van kadmiumblootstelling onder bevolkings in die algemeen. Daar word geraam dat ongeveer 10% van die kadmium-inhoud van 'n sigaret ingeasem word. Die absorpsie van kadmium in die longe is baie meer doeltreffend as in die spysverteringskanaal en daar word sowat 50% van die kadmium wat in sigaretrook ingeasem word, geabsorbeer

Rokers se kadmiumkonsentrasies in hul bloed is sowat 4-5 keer hoër en die konsentrasie kadmium in hul niere is sowat 2-3 keer meer as in dié van nie-rokers. Ten spyte van die hoë kadmium inhoud in sigaretrook wil dit voorkom asof daar min blootstelling aan kadmium voorkom as gevolg van passiewe rook. Geen beduidende effek in kadmiumkonsentrasies in bloed kon by kinders wat aan tabakrook in hul omgewing blootgestel word bespeur word nie.

Voorsorgmaatreëls[wysig]

Wanneer daar met kadmium gewerk word is dit belangrik dat dit onder 'n dampkas gedoen word of dat daar van 'n geskikte asemhalingstoestel gebruik gemaak word om 'n mens teen die gevaarlike dampe te beskerm.[6] Soldeersels kan byvoorbeeld kadmium bevat en moet met sorg hanteer word.

Verwysings[wysig]

  1. Kadmium artikel by WebElements.com
  2. [1] Principles and Methods of Toxicology (vierde uitgawe). A. Wallace Hayes. Taylor and Francis Publishing Inc.; Philadelphia, 2001.
  3. Die Amerikaanse departement vir omgewingsbeskerming se opsomming oor kadmium
  4. [2] Environmental cadmium exposure, adverse effects, and preventative measures in Japan. Nogowa et al. Biometals. 2004 Okt; 17(5):581-7.
  5. 11th Report on Carcinogens provided by the National Toxicology Program
  6. OSHA Solutions for workplace cadmium exposure

Eksterne skakels[wysig]

Commons
Wikimedia Commons het meer media verwant aan:
Cadmium (bladsy)