Кадмий — металл из периодической таблицы Менделеева, который находится под номером 48. Обладает уникальными свойствами, считается относительно редким. Чаще применяется при покрытии других металлов для защиты от образования ржавчины, но может использоваться и в других сферах деятельности.
История открытия
Новый химический элемент, который был назван кадмием, открыл Фридрих Штромейер в 1817 году. Известный профессор химии, фармацевт занимался инспектирование аптек. В процессе прокаливании разных образцов карбоната натрия он отметил, что из некоторых представителей получается коричневый или оранжево-желтый оксид. При детальном изучении профессор обнаружил что он не содержит свинца и железа. Появление такого окраса он объяснил присутствием неизвестного элемента.
Практически в то же время, независимо от работ Штромейера, изучая соединения на основе цинка кадмий выделили К. Херман и И. Ролофф.
Запасы и месторождения
Кадмий — редкий рассеянный элемент. Из него образуется ограниченное число соединений. Основным минералом, в котором содержится значительное количество этого элемента, является гринокит. Из него не образуются естественные скопления. Чаще данный минерал встречается в виде землянистой корки, которой покрываются цинковые минералы.
В больших количествах его добывают в зонах сульфидных месторождений. Самые большие из них расположены в Средней Азии, Казахстане, на Южном Урале.
Редкие минералы, которые могут содержать кадмий, — кадмоселит, отавит, монтепонит.
Добыча и промышленное получение
Процесс промышленного получения кадмия из расходного сырья включает нескольких этапов:
- Выщелачивание расходного сырья.
- Очищение готового раствора от примесей, посторонних компонентов.
- Цементация кадмия на цинке или его электрическое осаждение.
- Плавка выделенной губки.
- Рафинирование.
После проведения всех этапов на выходе получается металл с чистотой 99,95%.
Свойства и характеристики
Чтобы понять, насколько важен металл для промышленности, где он может применяться, нужно изучить его свойства — физические, химические, механические.
Физические
Физические свойства кадмия:
- Атомный номер — 48.
- Строение — гексагональная решетка.
- Температура плавления — 321°C.
- Плотность — 8,65 кг/дм3.
- Температура кипения — 765°C.
- Электродный потенциал — 0,403 В.
- Коэффициент термического расширения — 29,8·10-6.
- Теплопроводность — 97,55 вт/(м·К) (при 0°C).
- Максимальная прочность на растяжение — 64 Мн/м2.
Кадмий — мягкий, тяжелый, тягучий металл белого цвета с характерным металлическим блеском.
Химические
Свойства:
- Валентность — 2.
- Металл при пребывании на открытом воздухе покрывается оксидной пленкой.
- Гидроксид не растворяется в щелочах.
Кадмий не вступает в реакцию с бором, кремнием, углеродом. Взаимодействует с кислотами.
Механические
Свойства:
- Металл соединяют с цирконием, цинком для получения сплавов с улучшенными характеристиками.
- Для увеличение механических свойств сплав дополняется редкоземельными металлами, которые выступают в роли легированных добавок.
- Твердость по системе Бринелля — 20 НВ.
Где используется кадмий?
Сферы применения:
- Изготовление пигментов. Используются соли металла.
- Применение в качестве реактива для проведения экспериментов.
- Производство батарей, аккумуляторов.
- Применение в качестве легирующей добавки для сплавов.
- Изготовление регулирующих стержней в атомной промышленности. С их помощью можно изменять скорость атомных реакций.
- Производство солнечных батарей, полупроводников, стабилизаторов для ПВХ, люминофоров, зубных пломб.
- Изредка находит применение при сборке криотехники.
- Изготовление ювелирных украшений. Используется в соединении с золотом.
Поскольку металл может накапливаться в раковых клетках, его применяют при лечении онкологических заболеваний.
Влияние на организм
Кадмий — опасный для человека металл. Его изотопы выделяют вредные вещества, которые могут привести к ухудшению общего состояния, отравлению. Острая интоксикация организма наступает после попадания в организм 30 мг вещества. Симптомы отравления кадмием:
- ухудшение общего самочувствия;
- сильная сонливость, слабость;
- рвота, тошнота;
- боль в области грудной клетки и живота;
- одышка, другие нарушения дыхания;
- жидкий стул;
- помутнение сознания;
- бледность кожи;
- металлический привкус во рту;
- удушливый кашель.
Если в организме присутствует постоянный повышенный уровень этого вещества, состояние будет ухудшаться постепенно.
Самый опасный вариант развития событий — хроническая интоксикация организма. Поскольку общее состояние ухудшается медленно, специфическая клиническая картина отсутствует. Человек не обращает внимание на ухудшение состояния, списывая недомогание на нехватку витаминов, переутомление, плохую экологию.
При лечении интоксикации кадмием пациент должен находиться в стационаре. Запрещено заниматься самолечением, поскольку это может привести к летальному исходу. Уровень содержания этого металла в организме определяется с помощью анализа мочи.
Чтобы вывести отравляющее вещество из желудочно-кишечного тракта, проводится промывание желудка с применением зонда. После очистки пациент должен выпить сорбент. При проведении процедур для улучшения общего состояния врачи контролируют работу почек и печени.
Ученые считают кадмий одновременно полезным и вредным металлом. Он применяется в разных направлениях промышленности, но очень опасен организма. Длительный контакт с кадмием может привести к острому или хроническому отравлению.
