Kadm

Kadm

srebro ← kadm → ind
Zn ↑ Cd ↓ Hg 48 Cd
Wygląd
srebrzystobiały (niekiedy z odcieniem niebieskawym)
Symulacja widma emisyjnego kadmu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	kadm, Cd, 48 (łac. cadmium)
Grupa, okres, blok	12 (IIB), 5, d
Stopień utlenienia	II
Właściwości metaliczne	metal przejściowy
Właściwości tlenków	średnio zasadowe
Masa atomowa	112,41 ± 0,01[a][4]
Stan skupienia	stały
Gęstość	8650 kg/m³
Temperatura topnienia	321,07 °C[1]
Temperatura wrzenia	767 °C[1]
Numer CAS	7440-43-9
PubChem	23973
Właściwości atomowe Promień • atomowy • walencyjny • van der Waalsa 155 (obl. 161) pm 148 pm 158 pm Konfiguracja elektronowa [Kr]5s24d10 Zapełnienie powłok 2, 8, 18, 18, 2 (wizualizacja powłok) Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda 1,69 1,46 Potencjały jonizacyjne I 867,8 kJ/mol II 1631,4 kJ/mol III 3616 kJ/mol
Właściwości fizyczne Ciepło parowania 100 kJ/mol Ciepło topnienia 6,192 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 14,8 Pa (597 K) Konduktywność 1,38×107 S/m Ciepło właściwe 233 J/(kg·K) Przewodność cieplna 96,8 W/(m·K) Układ krystalograficzny heksagonalny Twardość • w skali Mohsa 2 Prędkość dźwięku 2310 m/s (293,15 K) Objętość molowa 13,00×10−6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 106Cd 1,25% >9,5×1017 lat 2×w.e. 106Pd 108Cd 0,89% >6,7×1017 lat 2×w.e. 108Pd 109Cd {syn.} 462,6 dni w.e. 0,214 109 Ag 110Cd 12,49% stabilny izotop z 62 neutronami 111Cd 12,8% stabilny izotop z 63 neutronami 112Cd 24,13% stabilny izotop z 64 neutronami 113Cd 12,22% 7,7×1015 lat β− 0,316 113 In 113mCd {syn.} 14,1 lat w.e. i.t. 0,580 0,264 113 In 113 Cd 114Cd 28,73% >9,3×1017 lat β−β− 114 Sn 116Cd 7,49% 2,9×1019 lat β−β− 116 Sn
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2011-10-05] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI[2] Niebezpieczeństwo Zwroty H H250, H330, H341, H350, H361fd, H372, H410 Zwroty P P201, P260, P273, P281, P284, P310[5] NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[3] 0 4 0
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Kadm (Cd, łac. cadmium) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych układu okresowego. Nazwa pochodzi od słowa kadmeia, będącego grecką nazwą rudy cynku, kalaminu, w której kadm został wykryty^[6].

Minerałem tego pierwiastka, bez znaczenia przemysłowego, jest np. grenokit (CdS) i monteponit (CdO), ale jest zwykle uzyskiwany jako produkt uboczny przy produkcji cynku. Stanowi 0,00005% masy skorupy ziemskiej.

Kadm odkrył w 1817 niemiecki chemik Friedrich Strohmeyer, badając żółte zabarwienie niektórych próbek tlenku cynku, pochodzące od zanieczyszczeń żółtym tlenkiem kadmu^[7].

Występowanie

Rudy cynku i paliwa kopalne (np. węgiel kamienny) zawierają znaczne ilości kadmu. W wyniku ich wydobywania i przetwarzania jego znaczne ilości uwalniają się do atmosfery, hydrosfery i gleb.

Znaczenie biologiczne

Kadm nie ma żadnego znaczenia biologicznego u organizmów wyższych, a jedynie stanowi dla nich zagrożenie jako substancja toksyczna i karcynogen^[8]. Jedynie u oceanicznych okrzemków stwierdzono występowanie anhydrazy węglanowej zależnej od kadmu^[9].

Toksyczność i zanieczyszczenie środowiska

Kadm należy do najważniejszych czynników zanieczyszczenia środowiska naturalnego, ponieważ stanowi zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt^[8]. Z tego względu w unijnej dyrektywie Restriction of Hazardous Substances kadm został wymieniony jako groźny dla zdrowia metal ciężki^[10]. Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem umieściła kadm i jego związki w grupie 1 substancji rakotwórczych dla człowieka^[11].

Kadm to pierwiastek wysoce toksyczny, bardziej niż arsen. Absorpcja toksycznych dawek kadmu przez organizm prowadzi do uszkodzenia takich narządów jak: nerki, wątroba, płuca, trzustka, jądra i innych. Wątroba i nerki, narządy związane z eliminacją tego metalu z organizmu, są szczególnie narażone na toksyczne działanie kadmu^[8]. Wpływ toksyczny na nerki prowadzi do uszkodzenia kłębuszków i kanalików nerkowych, powoduje anemię, choroby kostne (osteoporozę), zaburzenia powonienia, białkomocz. Kadm zmniejsza wydzielanie insuliny, zwiększa utlenianie lipidów (co prowadzi do zwiększonego wytwarzania wolnych rodników). Oddziałuje też niekorzystnie na układ krążenia. Kadm odkłada się również w łożysku matek palących w czasie ciąży lub w inny sposób narażonych na wyższe stężenia tego metalu. Może on zmieniać funkcję i strukturę łożyska, zaburzając rozwój płodu. Podawanie związków kadmu ciężarnym samicom szczurów powodowało ciężkie wady u potomstwa, takie jak brak oczu, wodogłowie, przepuklinę mózgową, brak kości śródstopia. Stwierdzono również u szczurów rakotwórcze działanie kadmu^[11].

Kadm indukuje śmierć komórkową na drodze apoptozy w komórkach kory mózgu^[12].

Działanie toksyczne wykazują wolne jony kadmu. Wiążą się one z atomami siarki, tlenu i wodoru obecnymi w tkankach, zmieniając strukturę niektórych elementów komórek. Kadm może również zaburzać obieg niezbędnych mikroelementów, takich jak żelazo, miedź, magnez, wapń, selen oraz cynk. W ten sposób kadm może upośledzać różne procesy zachodzące w organizmie, np.: fosforylację oksydacyjną, aktywny transport jonów sodowych i potasowych, metabolizm węglowodanów. W organizmach ssaków i skorupiaków kadm jest wiązany przez metalotioneinę – białko wiążące wiele metali^[13][14].

Ostre, śmiertelne zatrucia kadmem występują gdy jego stężenie w powietrzu jest większe niż 40 mg/m³ przez godzinę lub po spożyciu od 350 do 3500 mg kadmu.

Kadm kumuluje się zazwyczaj w nerkach i wątrobie, u mężczyzn może też znajdować się w jądrach. Czas połowicznej eliminacji kadmu z nerek wynosi 15 lat. Oznacza to, że po 15 latach od zaprzestania podawania kadmu jego stężenie w nerkach zmniejszy się o połowę.

Zastosowanie

Kadm, głównie metaliczny, stosuje się w:

• metalurgii
  • w stopach łożyskowych
  • jako powłoki ochronne innych metali
• medycynie (plomby zębów, np. amalgamat)
• energetyce
  • w akumulatorach niklowo-kadmowych
  • w reaktorach jądrowych, np. do wyrobu prętów kontrolujących przebieg reakcji łańcuchowej
  • w cienkowarstwowych ogniwach słonecznych jako warstwa buforowa
• sztuce (do otrzymywania barwnika, żółcieni kadmowej)
• fizyce jądrowej
  • jako filtr pochłaniający neutrony termiczne o energii poniżej 0,04 eV (tzw. obcięcie kadmowe)

Uwagi

Przypisy