РљР°МЃРґРјРёР№ вЂ” элемент побочной РїРѕРґРіСЂСѓРїРїС‹ второй РіСЂСѓРїРїС‹, пятого периода периодической системы химических элементов Р”. Р�. РњРµРЅРґРµР»РµРµРІР°, СЃ атомным номером 48. Обозначается символом Cd (лат. Cadmium). Простое вещество кадмий (CAS-номер: 7440-43-9) РїСЂРё нормальных условиях вЂ” РјСЏРіРєРёР№ РєРѕРІРєРёР№ тягучий переходный металл серебристо-белого цвета. Устойчив РІ СЃСѓС…РѕРј РІРѕР·РґСѓС…Рµ, РІРѕ влажном РЅР° его поверхности образуется плёнка РѕРєСЃРёРґР°, препятствующая дальнейшему окислению металла.

�стория открытия

Открыт немецким профессором Ф. Штромейером в 1817. Провизоры Магдебурга при изучении оксида цинка ZnO заподозрили в нём примесь мышьяка. Штромейер выделил из ZnO коричнево-бурый оксид, восстановил его водородом и получил серебристо-белый металл, который получил название кадмий.

Происхождение названия

Штромейер назвал кадмий РїРѕ греческому названию СЂСѓРґС‹, РёР· которой РІ Германии добывали цинк, вЂ” ОєО±ОґОјОµОЇО±. Р’ СЃРІРѕСЋ очередь, СЂСѓРґР° получила СЃРІРѕС‘ название РІ честь Кадма, героя древнегреческой мифологии.

Нахождение в природе

Среднее содержание кадмия РІ земной РєРѕСЂРµ 130 РјРі/С‚, РІ РјРѕСЂСЃРєРѕР№ РІРѕРґРµ 0,11 РјРєРі/Р». Кадмий относится Рє редким, рассеянным элементам: РѕРЅ содержится РІ РІРёРґРµ изоморфной примеси РІРѕ РјРЅРѕРіРёС… минералах Рё всегда РІ минералах цинка. Р�звестно всего лишь 6 кадмиевых минералов. Весьма редкими минералами кадмия являются РіСЂРёРЅРѕРєРёС‚ CdS (77,8% Cd), хоулиит (то же), отавит CdCO₃, монтемпонит CdO (87,5% Cd), кадмоселит CdSe (47% Cd), ксантохроит CdS(H₂O)_С… (77,2% Cd). Основная масса кадмия рассеяна РІ большом числе минералов (более 50), преимущественно РІ сульфидах цинка, свинца, меди, железа, марганца Рё ртути. Максимальная концентрация отмечена РІ минералах цинка Рё прежде всего РІ сфалерите (РґРѕ 5%). Р’ большинстве же случаев содержание кадмия РІ сфалерите РЅРµ превышает 0,4 – 0,6%. Р’ РґСЂСѓРіРёС… сульфидах, например, РІ станине содержание кадмия 0,003 – 0,2%, РІ галените 0,005 – 0,02%, РІ халькопирите 0,006 – 0,12%; РёР· этих сульфидов кадмий обычно РЅРµ извлекается.

Кадмий не образует самостоятельных месторождений, а входит в состав руд месторождений других металлов. Относительно высоко содержание кадмия в рудах среднетемпературных свинцово-цинковых и частично медно-колчеданных месторождений.

Получение

Единственный минерал, который представляет интерес РІ получении кадмия вЂ” РіСЂРёРЅРѕРєРёС‚, так называемая «кадмиевая обманка». Его добывают вместе СЃРѕ сфалеритом РїСЂРё разработке цинковых СЂСѓРґ. Р’ С…РѕРґРµ переработки кадмий концентрируется РІ побочных продуктах процесса, откуда его потом извлекают. Р’ настоящее время производится около 20000 тонн кадмия РІ РіРѕРґ.^[2]

Физические свойства

Кадмий вЂ” серебристо-белый РјСЏРіРєРёР№ металл СЃ гексагональной решёткой. Если кадмиевую палочку изгибать, то можно услышать слабый треск вЂ” это трутся РґСЂСѓРі Рѕ РґСЂСѓРіР° микрокристаллы металла (так же трещит Рё пруток олова).

Химические свойства

Кадмий расположен в одной группе периодической системы с цинком и ртутью, занимая промежуточное место между ними, поэтому некоторые химические свойства этих элементов сходны. Так, сульфиды и оксиды этих элементов практически нерастворимы в воде. С углеродом кадмий не взаимодействует и карбидов не образует^[3].

Применение

Сплавы

Кадмий используется как компонент твёрдых припоев (сплавов РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ серебра, меди, цинка) для снижения РёС… температуры плавления. Около 10 % РїСЂРѕРёР·РІРѕРґРёРјРѕРіРѕ кадмия — компонент ювелирных Рё легкоплавких сплавов. Сплав кадмия СЃ золотом имеет зеленоватый цвет^[4][5].

Защитные покрытия

40 % РїСЂРѕРёР·РІРѕРґРёРјРѕРіРѕ кадмия используется для нанесения антикоррозионных покрытий РЅР° металлы.

Химические источники тока

Около 20 % кадмия идет РЅР° изготовление кадмиевых электродов, применяемых РІ аккумуляторах (никель-кадмиевых Рё серебряно-кадмиевых), нормальных элементах Вестона, РІ резервных батареях (свинцово-кадмиевый элемент, ртутно-кадмиевый элемент) Рё РґСЂ.

Пигменты

Около 20 % кадмия используется для производства неорганических красящих веществ (сульфиды Рё селениды, смешанные соли, например, сульфид кадмия вЂ” кадмий лимонный).

Медицина

• Р�РЅРѕРіРґР° кадмий применяется РІ экспериментальной медицине.^{[источник РЅРµ СѓРєР°Р·Р°РЅ 339 РґРЅРµР№]}

Кадмий используется в гомеопатической медицине.

• Р’ последние РіРѕРґС‹ кадмий стал применяться РїСЂРё создании новых противоопухолевых нано-медикаментов.^{[источник РЅРµ СѓРєР°Р·Р°РЅ 339 РґРЅРµР№]} Р’ РЎРЎРЎР  РІ начале 1950-С… РіРѕРґРѕРІ были проведены первые успешные эксперименты, связанные СЃ разработкой противоопухолевых медикаментов РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ соединений кадмия.^{[источник РЅРµ СѓРєР°Р·Р°РЅ 339 РґРЅРµР№]}

Цена

Цена на кадмий на август 2011 года составила примерно 3$ за 1 кг.^[6]

Другие сферы применения

• Сульфид кадмия применяется для производства плёночных солнечных батарей СЃ РљРџР” около 10—16 %, Р° также как очень хороший термоэлектрический материал.

• Кадмий используется как компонент полупроводниковых материалов Рё люминофоров.

• Кадмий очень хорошо захватывает тепловые нейтроны Рё служит для изготовления регулирующих стержней для атомных реакторов Рё РІ качестве защиты РѕС‚ нейтронов. Р�РЅРѕРіРґР° эти свойства используются РІ экспериментальных моделях противоопухолевой терапии Neutron Capture Therapy

• Фтороборат кадмия вЂ” важный флюс, применяемый для пайки алюминия Рё РґСЂСѓРіРёС… металлов.

• Теплопроводность кадмия вблизи абсолютного нуля наивысшая среди всех металлов, поэтому кадмий РёРЅРѕРіРґР° применяется для криогенной техники.

Физиологическое действие

Соединения кадмия ядовиты. Особенно опасным случаем является вдыхание паров его РѕРєСЃРёРґР° (CdO)^[7]. Вдыхание РІ течение 1 минуты РІРѕР·РґСѓС…Р° СЃ содержанием 2,5 Рі/Рј³ РѕРєРёСЃРё кадмия, или 30 секунд РїСЂРё концентрации 5 Рі/Рј³ является смертельным. ^[8] Кадмий является канцерогеном^[9].

Р’ качестве первой помощи РїСЂРё остром кадмиевом отравлении рекомендуется свежий РІРѕР·РґСѓС…, полный РїРѕРєРѕР№, предотвращение охлаждения. РџСЂРё раздражении дыхательных путей — тёплое молоко СЃ СЃРѕРґРѕР№, ингаляции 2 %-ным раствором NaHCO₃. РџСЂРё СѓРїРѕСЂРЅРѕРј кашле — кодеин, РґРёРѕРЅРёРЅ, горчичники РЅР° РіСЂСѓРґРЅСѓСЋ клетку, необходима врачебная помощь. Противоядием РїСЂРё отравлении, вызванном приёмом внутрь кадмиевых солей, служит альбумин СЃ карбонатом натрия. ^[8]

Острая токсичность

Пары кадмия, все его соединения токсичны, что связано, в частности, с его способностью связывать серосодержащие ферменты и аминокислоты.

Симптомы острого отравления солями кадмия вЂ” рвота Рё СЃСѓРґРѕСЂРѕРіРё.

Хроническая токсичность

Кадмий вЂ” кумулятивный СЏРґ (способен накапливаться РІ организме).

Санитарно-экологические нормативы

В питьевой воде ПДК для кадмия 0,001 мг/дм³ (СанПиН 2.1.4.1074-01).

Механизм токсического действия

Механизм токсического действия кадмия заключается, по-видимому, в связывании карбоксильных, аминных и особенно сульфгидрильных групп белковых молекул, в результате чего угнетается активность ферментных систем^[8]. Растворимые соединения кадмия после всасывания в кровь поражают центральную нервную систему, печень и почки, нарушают фосфорно-кальциевый обмен. Хроническое отравление приводит к анемии и разрушению костей.

Кадмий в норме в небольших количествах присутствуют в организме здорового человека. Кадмий легко накапливается в быстроразмножающихся клетках (например в опухолевых или половых). Он связывается с цитоплазматическим и ядерным материалом клеток и повреждает их. Он изменяет активность многих гормонов и ферментов. Это обусловлено его способностью связывать сульфгидрильные (-SH) группы.

�зотопы

Р�Р· РІРѕСЃСЊРјРё природных изотопов кадмия шесть стабильны, для РґРІСѓС… изотопов обнаружена слабая радиоактивность. Это ¹¹³Cd (изотопная распространённость 12,22 %, бета-распад СЃ периодом полураспада 7,7В·10¹⁵ лет) Рё ¹¹⁶Cd (изотопная распространённость 7,49 %, РґРІРѕР№РЅРѕР№ бета-распад СЃ периодом полураспада 3,0В·10¹⁹ лет).

Примечания