Надо Знать

добавить знаний



Кадмий



План:


Введение

серебро - кадмий - индий
Zn

Cd
Hg

Cd-TableImage.png
Общие сведения
Название, Обозначение, Номер Кадмий, Cd, 48
Химическая группа переходные металлы
Группа, Период, Блок 12, 5, d
Плотность, Твердость 8650 кг / м 3, 2
Вид Серебристо-белый металлический
Cadmium-crystal bar.jpg
Атомные свойства
Атомная масса 112,411 а.о.м. (г / моль)
Радиус атома 155 (161) пм
Ковалентная радиус 148 пм
Радиус Ван дер Ваальса 158 пм
Электронная конфигурация [ Kr ] 4d 5 октября s 2
e - на энергетический уровень 2, 8, 18, 18, 2
Степени окисления ( Оксид) +2 ( основной)
Структура решетки Гексагональная
Физические свойства
Агрегатное состояние Твердый
Температура плавления 594,22 K
Температура кипения 1040 K
Молярный объем 1,00 ? 10 -6 м 3 / моль
Теплота испарения 100 к Дж / моль
Удельная теплота плавления 6,192 кДж / моль
Давление насыщенного пара 14,8 Па при 597 K
Скорость звука 2310 м / с при 293,15 K
Разное
Электроотрицательность 1,69 (по Полингу)
Удельная теплоемкость 233 Дж / (кг ? К)
Электропроводность 13,8 10 6 / (м ? Ом)
Теплопроводность 96,8 Вт / (м ? К)
I [Энергия ионизации]] 867,8 кДж / моль
II ионизационный потенциал 1631,4 кДж / моль
III ионизационного потенциала 3616 кДж / моль
Стойкие изотопы
изотоп ПР полураспад ВР ЕР М эВ ПР
108 Cd 0,89% Cd - устойчивый с 60 нейтронами
109 Cd {Сын.} 462,6 д ε 0,214 109 Ag
110 Cd 12,49% Cd - устойчивый из 62 нейтронами
111 Cd 12,8% Cd - устойчивый 63 нейтронами
112 Cd 24,13% Cd - устойчивый 64 нейтронами
113 Cd {Сын.} 7,7 E15 р β - 0,316 113 In
113 Cd м {Сын.} 14,1 г β -
ИП
0,580
0,264
113 In
114 Cd 28,73% Cd - устойчивый с 66 нейтронами
116 Cd 7,49% Cd - устойчивый с 68 нейтронами

Кадмий - химический элемент в периодической таблице, обозначается Cd и имеет атомный номер 48 и атомную массу 112,41. Серебристо-белый мягкий металл с синеватым отливом, гибкий, тягучий, легкоплавкий, токсический переходный металл, встречается в цинковой руды, массово используется в батареях питания.


1. Общая информация

Плотность 8,65, т-ра плавления 321,1 оС, т-ра кипения - 766,5 оС. Кларк К. - 1,35 ? 10-35%. Реагирует с кислотами. Растворимые соединения ядовиты. Образует редкие минералы: гринокит CdS (77,7% Сd), отавит CdCO 3, кадмоселит CdSe, монтепонит CdO (87,5% Cd). Входит в виде изоморфной примеси к минералам цинка, особенно в сфалерита. Примесь Cd (тысячные доли%) является в гидротермальных рудах, где он присутствует в сфалерит, галенит и др.., главным образом сульфидных минералах. Повышенное содержание К. до 1,5% характерен для маложелезистого сфалерита.


2. Особые признаки

Кадмий - это мягкий, тягучий, гибкий, серебристо-белый двухвалентный металл, который можно легко разрезать. Во многом он похож на цинк, но он способен образовывать сложные соединения.

Обычно кадмий имеет степень окисления +2, однако, бывают редкие образцы со степенью окисления +1.

3. Получение

Мировое производство кадмия в начале XXI века. составляет ок. 20 млн т. Из них страны Азии дают 45%, Америки - 25%, Европы - 27%.

Основные источники кадмия - промежуточные продукты цинкового производства, пыль свинцовых и медеплавильных заводов. Сырье обрабатывают концентрированной серной кислотой и получают СdSO 4 в растворе. Из раствора Cd выделяют, используя цинковый пыль:

CdSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cd

Полученный металл очищают переплавкой под слоем щелочи для удаления примесей цинка и свинца. Кадмий высокой чистоты получают электрохимическим рафинированием с промежуточным очисткой электролита.


4. Применение

Благодаря своим физическим свойствам, кадмий нашел широкое применение в технике и промышленности (особенно, начиная с 50-х лет XX века). Основные области применения его использования: для антикоррозийного покрытия (так называемого кадмирования) черных металлов, особенно в тех случаях, когда они контактируют с морской водой, а также для производства никель-кадмиевых электрических акамуляторив и батарей. Кадмий входит в состав многих сплавов, как лекгоплавких (например, сплав Вуда (Wood's metal) - 50% Bi, 25% Pb, 12,5% Sn, 12,5% Cd), так и тугоплавких износостойких (например, с никелем). Кадмий используется в стержнях-замедлителях атомных реакторов, некоторые соединения кадмия имеют полупроводниковые свойства и т.п.. Довольно долго кадмий использовался для производства красителей (пигментов) и в качестве стабилизатора в производстве спастмас (например, полихлорвинила), однако сейчас, из-за токсичности, в этих целях он практически не используется.


5. История

Кадмий ( лат. cadmia , греч. kadmeia означает цинковая руда) был открыт в Германии в 1817 Фридрихом Штрогмеером. Штронгмеер нашел новый элемент в загрязнении оксида цинка, и около 100 лет Германия оставалась единственной страной, импортировала этот металл. Ученый назвал металл кадмием, подчеркнув его "родственные связи" с цинком: греческое слово "кадмия" означало "цинковая руда".


6. Источники

Кристаллический Кадмий

Кадмий относится к числу редких рассеянных элементов, его кларк (процент содержания по массе) в земной коре составляет 1,3 * 10 -5%. Для кадмия характерна миграция в горячих подземных водах вместе с цинком и другими халькофильных элементов (т.е. химическими элементами, склонными к образованию природных сульфидов, селенидов, телерадио, сульфосолей, что иногда встречаются в самородном состоянии) и концентрация в гидротермальных отложениях. Вулканические породы содержат до 0,2 мг кадмия на кг, среди осадочных пород найбишл богатые кадмием глины - до 0,3 мг / кг, известняки содержат 0,035 мг / кг, песчаники - 0,03 мг / кг. Среднее содержание кадмия в почве - 0,06 мг / кг.

Хотя известны самостоятельные минералы кадмия - гринокит (CdS), отавит (CdCO3), монтепонит (CdO) и селенид (CdSe), своих залежей они не образуют, а присутствуют в виде примесей в цинковых, свинцовых, медных и полиметаллических рудах, что и является основным источником промышленного получения кадмия.

В определенной мере кадмий присутствует и в воздухе. Содержание кадмия в воздухе составляет 0,1 -5 нг / м 3 в сельской местности (1 нг или 10 -9 г), 2-15 нг / м 3 - в городах и от 15 до 150 нг / м 3 - в промышленных районах . Связано это с тем, что многие виды угля содержат кадмий в виде примесей и, при сжигании на теплоэлектростанциях, он попадает в атмосферу. При этом большая его часть оседает на почву. Также увеличению содержания кадмия в почве способствует использование минеральных удобрений, поскольку все они содержат незначительные примеси кадмия.

Кадмий может накапливаться в растениях (больше всего в грибах) и живых организмах (особенно в водных) и далее пищевым цепью может "поставляться" человеку. Много кадмия в сигаретном дыме.

Источником промышленного получения К. является окисленной руды колчеданно-полиметаллических и полиметаллических месторождений. К. получают или растворением побочных продуктов переработки цинковых, свинцово-цинковых и медно-цинковых руд в серной к-те с последующим осаждением элемента цинковой пылью, либо выделяют электролизом. Применяют в ядерной технике, для изготовления легкоплавких сплавов, в щелочных аккумуляторах и т.д..


7. Изотопы

Природный кадмиум состоит из 6 устойчивых изотопов. Было обнаружено 27 устойчивых радиоизотопов : Cd-113 с периодом полураспада 7,7 квадриллионов лет, Cd-109 с периодом полураспада 462,6 дней и Cd-115 с периодом полураспада 53,46 часов. Все другие радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 2,5 часов и большинство из них имеют период пиврозпиду менее 5 минут. Этот элемент имеет 8 метастабильных состояний, самые стойкие из них: Cd-113 (t ? 14,1 лет), Cd-115 (t ? 44,6 дней) и Cd-117 (t ? 3,36 часов).

Изотопы кадмия имеют атомную массу в пределах от 96,935 Дн (Cd-97) до 129,934 Дн (Cd-138). Основной вид распада наиболее распространенного устойчивого изотопа Cd-112 - это увлечение электрона и его бета-излучения. Продуктом распада к операции является элемент 47 ( серебро), а после - элемент 49 ( индий).


8. Опасность здоровью

Кадмий - один из немногих элементов, который не выполняет конструктивных функций в человеческом организме. Этот элемент и его соединения являются чрезвычайно токсичными, даже в незначительных концентрациях. Имеет свойство накапливаться в организмах и экосистемах.

Вдыхание кадмиевого пыли быстро приводит к заболеваниям, часто смертельных, дыхательных путей и почек (часто - почечная недостаточность). Поглощение любого значительного количества кадмия вызывает немедленное поражение печени и почек. Соединения, содержащие кадмий также канцерогенными. Данные о канцерогенности кадмия ограничены. В опытах на животных не было зафиксировано роста числа опухолей из употребления кадмия. Такая тенденция наблюдалась только с вдыханием частиц пыли, содержавший неорганические соединения кадмия.

Отравление кадмием является причиной болезни, которая впервые была описана в Японии в 50-х годах ХХ века и получила название "Итай-итай" (что дословно означает "больно-больно").


Литература


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам