Кадмий

Алан-э-Дейл       19.11.2022 г.

Подготовка

Схема выращивания кристаллов Cd 3 As 2 из паровой фазы в глиноземной печи.

Арсенид кадмия может быть получен в виде аморфного полупроводящего стекла . Согласно Хискоксу и Эллиоту, препарат арсенида кадмия производился из металлического кадмия, имеющего чистоту 6 N от компании Kock-Light Laboratories Limited. Хобокен поставил β-мышьяк чистотой 99,999%. Стехиометрические пропорции элементов кадмия и мышьяка были нагреты вместе. Разделение было трудным и длительным из-за того, что слитки прилипали к кремнезему и ломались. Был создан жидкий инкапсулированный рост Stockbarger. Кристаллы извлекаются из летучих расплавов в жидкой капсуле. Расплав покрывают слоем инертной жидкости, обычно B 2 O 3 , и прикладывают давление инертного газа, превышающее равновесное давление пара. Это исключает испарение расплава, что позволяет осуществлять затравку и вытягивание через слой B 2 O 3 .

[править] Распространение в природе

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 элементами (то есть химическими элементами, склонными к образованию природных сульфидов, селенидов, теллурида, сульфосолей, иногда встречаются в самородном состоянии) и концентрация в гидротермальных отложениях. Вулканические породы содержат до 0,2 мг кадмия на кг, среди осадочных пород наиболее богаты 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 присутствующие в виде примесей в цинковых, свинцовых, медных и полиметаллических рудах, и является основным источником промышленного получения кадмия.

В определенной степени кадмий присутствует и в воздухе. Содержание кадмия в воздухе составляет 0,1−5,0 нг/м3 в сельской местности (1 нг или 10−9 г), 2-15 нг/м3 — в городах и от 15 до 150 нг/м3 — 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 почве. Также увеличению содержания кадмия в почве способствует использование минеральных удобрений, так как все они содержат незначительные примеси кадмия.

Кадмий может накапливаться в растениях (больше всего в грибах) и живых организмах (особенно в водных) и далее по пищевой цепи может «поставляться» человеку. Много кадмия в сигаретном дыме.

Энергия ионизации

Чем ближе электрон к центру атома — тем больше энергии необходимо, что бы его оторвать.
Энергия, затрачиваемая на отрыв электрона от атома называется энергией ионизации и обозначается Eo.
Если не указано иное, то энергия ионизации — это энергия отрыва первого электрона, также существуют энергии
ионизации для каждого последующего электрона.

— Что такое ион читайте в статье.

Перейти к другим элементам таблицы менделеева

1
H
1.008



































2
He
4.003

3
Li
6.938

4
Be
9.012























5
B
10.806

6
C
12.01

7
N
14.006

8
O
15.999

9
F
18.998

10
Ne
20.18

11
Na
22.99

12
Mg
24.304























13
Al
26.982

14
Si
28.084

15
P
30.974

16
S
32.059

17
Cl
35.446

18
Ar
39.948

19
K
39.098

20
Ca
40.078



21
Sc
44.956

22
Ti
47.867

23
V
50.942

24
Cr
51.996

25
Mn
54.938

26
Fe
55.845

27
Co
58.933

28
Ni
58.693

29
Cu
63.546

30
Zn
65.38

31
Ga
69.723

32
Ge
72.63

33
As
74.922

34
Se
78.971

35
Br
79.901

36
Kr
83.798

37
Rb
85.468

38
Sr
87.62



39
Y
88.906

40
Zr
91.224

41
Nb
92.906

42
Mo
95.95

43
Tc

44
Ru
101.07

45
Rh
102.906

46
Pd
106.42

47
Ag
107.868

48
Cd
112.414

49
In
114.818

50
Sn
118.71

51
Sb
121.76

52
Te
127.6

53
I
126.904

54
Xe
131.293

55
Cs
132.905

56
Ba
137.327



71
Lu
174.967

72
Hf
178.49

73
Ta
180.948

74
W
183.84

75
Re
186.207

76
Os
190.23

77
Ir
192.217

78
Pt
195.084

79
Au
196.967

80
Hg
200.592

81
Tl
204.382

82
Pb
207.2

83
Bi
208.98

84
Po

85
At

86
Rn

87
Fr

88
Ra



103
Lr

104
Rf

105
Db

106
Sg

107
Bh

108
Hs

109
Mt

110
Ds

111
Rg

112
Cn

113
Nh

114
Fl

115
Mc

116
Lv

117
Ts

118
Og

Скачать таблицу менделеева в хорошем качестве

Электронная схема кадмия

You need to enable JavaScript to run this app.

Одинаковую электронную конфигурацию имеют
атом кадмия и
In+1, Sn+2, Sb+3, Te+4, I+5, Xe+6

Порядок заполнения оболочек атома кадмия (Cd) электронами:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d →
5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.

На подуровне ‘s’ может находиться до 2 электронов, на ‘s’ — до 6, на
‘d’ — до 10 и на ‘f’ до 14

Кадмий имеет 48 электронов,
заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

2 электрона на 3s-подуровне

6 электронов на 3p-подуровне

2 электрона на 4s-подуровне

10 электронов на 3d-подуровне

6 электронов на 4p-подуровне

2 электрона на 5s-подуровне

10 электронов на 4d-подуровне

[править] Опасность для здоровья

Кадмий — один из немногих элементов, не выполняющий 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 кадмиевой пыли быстро приводит к заболеваниям, часто смертельным, дыхательных путей и почек (чаще всего — почечная недостаточность). Поглощение любого значительного количества кадмия вызывает немедленное поражение печени и почек. Соединения, содержащие кадмий также канцерогенны. Данные о канцерогенности кадмия ограничены. В опытах на животных не было зафиксировано роста числа опухолей из-за употребления кадмия. Такая тенденция наблюдалась только с вдыханием частиц пыли, содержащих неорганические соединения кадмия.

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

Список изотопов

Нуклид Z N Изотопная масса
( Да )
Период полураспада Режим распада Дочерний изотоп Спин и Естественное изобилие (мольная доля)
Энергия возбуждения Нормальная пропорция Диапазон вариации
95 Кд 48 47 94.94987 (64) # 5 # мс 9/2 + #
96 кд 48 48 95.93977 (54) # 1 # с β + 96 Ag 0+
97 кд 48 49 96.93494 (43) # 2,8 (6) с β + (> 99,9%) 97 Ag 9/2 + #
β + , p (<0,1%) 96 Pd
98 кд 48 50 97.92740 (8) 9,2 (3) с β + (99,975%) 98 Ag 0+
β + , p (0,025%) 97 Ag
98м кд 2427,5 (6) кэВ 190 (20) нс 8 + #
99 Кд 48 51 98.92501 (22) # 16 (3) с β + (99,78%) 99 Ag (5/2 +)
β + , p (0,21%) 98 Pd
β + , α (10 −4 %) 94 Rh
100 кд 48 52 99.92029 (10) 49,1 (5) с β + 100 Ag 0+
101 Кд 48 53 100.91868 (16) 1,36 (5) мин β + 101 Ag (5/2 +)
102 кд 48 54 101.91446 (3) 5,5 (5) мин β + 102 Ag 0+
103 кд 48 55 102.913419 (17) 7,3 (1) мин β + 103 Ag 5/2 +
104 кд 48 56 103.909849 (10) 57,7 (10) мин β + 104 Ag 0+
105 кд 48 57 104,909468 (12) 55,5 (4) мин β + 105 Ag 5/2 +
106 кд 48 58 105.906459 (6) Наблюдательно стабильный 0+ 0,0125 (6)
107 кд 48 59 106,906618 (6) 6.50 (2) ч β + 107 м Ag 5/2 +
108 кд 48 60 107.904184 (6) Наблюдательно стабильный 0+ 0,0089 (3)
109 Кд 48 61 108.904982 (4) 461,4 (12) сут EC 109 Ag 5/2 +
109м1 Кд 59,6 (4) кэВ 12 (2) мкс 1/2 +
109м2 Кд 463.0 (5) кэВ 10,9 (5) мкс 11/2
110 Кд 48 62 109.9030021 (29) Стабильный 0+ 0,1249 (18)
111 кд 48 63 110.9041781 (29) Стабильный 1/2 + 0,1280 (12)
111м кд 396,214 (21) кэВ 48,50 (9) мин ЭТО 111 кд 11 / 2−
112 кд 48 64 111.9027578 (29) Стабильный 0+ 0,2413 (21)
113 кд 48 65 112.9044017 (29) 8,04 (5) × 10 15  лет β — 113 В 1/2 + 0,1222 (12)
113м кд 263,54 (3) кэВ 14.1 (5) лет β — (99,86%) 113 В 11 / 2−
ИТ (0,139%) 113 кд
114 кд 48 66 113.9033585 (29) Наблюдательно стабильный 0+ 0,2873 (42)
115 кд 48 67 114.9054310 (29) 53,46 (5) ч β — 115m В 1/2 +
115м кд 181.0 (5) кэВ 44,56 (24) д β — 115m В (11/2) —
116 кд 48 68 115.904756 (3) 2.8 (2) × 10 19  лет β — β — 116 Sn 0+ 0,0749 (18)
117 Кд 48 69 116.907219 (4) 2,49 (4) ч β — 117м В 1/2 +
117м кд 136,4 (2) кэВ 3.36 (5) ч β — 117м В (11/2) —
118 кд 48 70 117.906915 (22) 50,3 (2) мин β — 118 В 0+
119 кд 48 71 118.90992 (9) 2,69 (2) мин β — 119m В (3/2 +)
119м кд 146,54 (11) кэВ 2,20 (2) мин β — 119m В (11/2 -) #
120 кд 48 72 119.90985 (2) 50,80 (21) с β — 120 дюймов 0+
121 кд 48 73 120,91298 (9) 13,5 (3) с β — 121m В (3/2 +)
121м кд 214,86 (15) кэВ 8,3 (8) с β — 121m В (11 / 2-)
122 кд 48 74 121,91333 (5) 5,24 (3) с β — 122 В 0+
123 кд 48 75 122.91700 (4) 2,10 (2) с β — 123m В (3/2) +
123м кд 316,52 (23) кэВ 1,82 (3) с β — 123 В (11 / 2-)
ЭТО 123 кд
124 кд 48 76 123.91765 (7) 1,25 (2) с β — 124 В 0+
125 кд 48 77 124.92125 (7) 0,65 (2) с β — 125м В (3/2 +) #
125м кд 50 (70) кэВ 570 (90) мс β — 125 В 11 / 2- #
126 кд 48 78 125,92235 (6) 0,515 (17) с β — 126 В 0+
127 Кд 48 79 126.92644 (8) 0,37 (7) с β — 127m В (3/2 +)
128 кд 48 80 127,92776 (32) 0,28 (4) с β — 128 В 0+
129 кд 48 81 год 128.93215 (32) # 242 (8) мс β — (> 99,9%) 129 В 3/2 + #
IT (<0,1%) 129 кд
129м кд 0 (200) # кэВ 104 (6) мс 11 / 2- #
130 кд 48 82 129,9339 (3) 162 (7) мс β — (96%) 130 В 0+
β — , n (4%) 129 В
131 кд 48 83 130.94067 (32) # 68 (3) мс 7 / 2- #
132 кд 48 84 131.94555 (54) # 97 (10) мс 0+
  1. m Cd — Возбужденный ядерный изомер .
  2. () — Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. # — Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов по массовой поверхности ( TMS ).
  4. Полужирный полураспад  — почти стабильный, период полураспада больше возраста Вселенной .
  5. Режимы распада:

    EC: Электронный захват
    ЭТО: Изомерный переход
    n: Эмиссия нейтронов
    п: Испускание протонов
  6. Дочерний символ выделен жирным курсивом — дочерний продукт почти стабилен.
  7. Дочерний жирный символ — дочерний продукт стабильный.
  8. () значение вращения — указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
  9. ^ # — Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов ( TNN ).
  10. Предполагается, что распад β + β + до 106 Pd с периодом полураспада более 4,1 × 10 20 лет
  11. Считается, что он распадается на β + β + до 108 Pd с периодом полураспада более 4,1 × 10 17 лет
  12. ^ Продукт деления
  13. ^ Первичный радионуклид
  14. Предполагается, что претерпевает β — β — распад до 114 Sn с периодом полураспада более 6,4 × 10 18 лет

Предполагается, что гипердеформация будет обнаружена в 107 Cd.

Физиологическое действие

Кадмий и все его соединения ядовиты. Особенно опасным случаем является вдыхание паров его оксида (CdO). Вдыхание в течение 1 минуты воздуха с содержанием 2,5 г/м3 оксида кадмия, или 30 секунд при концентрации 5 г/м3 является смертельным. Кадмий является канцерогеном.

В качестве первой помощи при остром кадмиевом отравлении рекомендуется свежий воздух, полный покой, предотвращение охлаждения. При раздражении дыхательных путей — тёплое молоко с содой, ингаляции 2%-ным раствором NaHCO3. При упорном кашле — кодеин, дионин, горчичники на грудную клетку, необходима врачебная помощь. Противоядием при отравлении, вызванном приёмом внутрь кадмиевых солей, служит альбумин с карбонатом натрия.

Острая токсичность

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

Симптомы острого отравления кадмием — рвота и судороги.

Хроническая токсичность

Кадмий — кумулятивный яд (способен накапливаться в 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.
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.

[править] Изотопы

Природный кадмий состоит из 6 устойчивых изотопов. Было выявлено 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 остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 2,5 часов и большинство из них имеют период полураспада менее 5 минут. Этот элемент имеет 8 метастабильных состояний, самые стойкие из них: Cd-113 (T½ 14,1 лет), Cd-115 (T½ 44,6 дней) и Cd-117 (T½ 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 захват электрона и его бета-излучения. Продуктом распада к операции является элемент 47 (серебро), а после — элемент 49 (индий).

Свойства

Термический

Cd 3 As 2 диссоциирует между 220 и 280 ° C в соответствии с реакцией

Cd 3 As 2 (т) → 3 Cd (г) + 0,5 As 4 (г)

Обнаружен энергетический барьер для нестехиометрического испарения мышьяка из-за неравномерности парциальных давлений в зависимости от температуры. Диапазон запрещенной зоны составляет от 0,5 до 0,6 эВ. Cd 3 As 2 плавится при 716 ° C и меняет фазу при 615 ° C /

Фазовый переход

Чистый арсенид кадмия претерпевает несколько фазовых переходов при высоких температурах, образуя фазы, обозначенные как α (стабильные), α ‘, α ”(метастабильные) и β. При 593 ° происходит полиморфный переход α → β.

α-Cd 3 As 2 α’-Cd 3 As 2 находится при ~ 500 К.
α’-Cd 3 As 2 α » — Cd 3 As 2 происходит при ~ 742 K и представляет собой регулярный фазовый переход первого рода с заметной петлей гистерезиса.
α ”-Cd 3 As 2 β-Cd 3 As 2 находится при 868 К.

Для определения параметров решетки Cd 3 As 2 между 23 и 700 ° C использовали дифракцию рентгеновских лучей на монокристалле . Переход α → α ′ происходит медленно и поэтому, скорее всего, является промежуточной фазой. Переход α ′ → α ″ происходит намного быстрее, чем α → α ′, и имеет очень небольшой тепловой гистерезис . Этот переход приводит к изменению оси четвертого порядка тетрагональной ячейки, вызывая двойникование кристалла . Ширина петли не зависит от скорости нагрева, хотя после нескольких температурных циклов она становится уже.

Электронный

Составной арсенид кадмия имеет более низкое давление пара (0,8 атм), чем кадмий и мышьяк по отдельности. Арсенид кадмия не разлагается при испарении и повторной конденсации. Концентрация носителей в Cd 3 As 2 обычно составляет (1–4) · 10 18 электронов / см 3 . Несмотря на высокую концентрацию носителей, подвижность электронов также очень высока (до 10 000 см 2 / (В · с) при комнатной температуре).

В 2014 году было показано, что Cd 3 As 2 представляет собой полуметаллический материал, аналогичный графену, который существует в трехмерной форме, которую должно быть намного легче преобразовать в электронные устройства. Трехмерные (3D) топологические полуметаллы Дирака (TDS) являются объемными аналогами графена, которые также демонстрируют нетривиальную топологию в своей электронной структуре, которая имеет сходство с топологическими изоляторами. Более того, TDS потенциально может быть переведен в другие экзотические фазы (такие как полуметаллы Вейля, аксионные изоляторы и топологические сверхпроводники ). Фотоэмиссионная спектроскопия с угловым разрешением выявила пару трехмерных фермионов Дирака в Cd 3 As 2 . По сравнению с другими 3D TDS, например, β-кристобалит BiO2и Na3Bi , Cd 3 As 2 устойчив и имеет гораздо более высокие скорости Ферми. Легирование in situ использовалось для настройки его энергии Ферми.

Проведение

Арсенид кадмия представляет собой полупроводник типа II-V, демонстрирующий вырожденную собственную проводимость полупроводника n-типа с большой подвижностью, низкой эффективной массой и сильно непараболической зоной проводимости, или узкозонный полупроводник . Он показывает перевернутую зонную структуру, а оптическая энергетическая щель, например , меньше 0. При осаждении путем термического испарения (осаждения) арсенид кадмия проявлял эффект Шоттки ( термоэлектронная эмиссия ) и Пула-Френкеля в сильных электрических полях.

Магнитосопротивление

Арсенид кадмия демонстрирует очень сильные квантовые колебания сопротивления даже при относительно высокой температуре 100 К. Это делает его полезным для тестирования криомагнитных систем, так как наличие такого сильного сигнала является четким индикатором работоспособности.

[править] Применение

Благодаря своим физическим свойствам, кадмий нашел широкое применение в технике и промышленности (особенно, начиная с 50-х годов XX века). Основные сферы применения его использования: для антикоррозийного покрытия (так называемого кадмирование) черных металлов, особенно в тех случаях, когда они контактируют с морской водой, а также для производства никель-кадмиевых электрических аккумуляторов и батарей. Кадмий входит в состав многих сплавов, как легкоплавких, применяемых в качестве припоев (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 тому подобное. Довольно долго кадмий использовался для производства красителей (пигментов) и в качестве стабилизатора в производстве пластмасс, однако сейчас, из-за токсичности, в этих целях он практически не используется.

Кадмий 6N 99,9999%

Кадмий особой чистоты в слитках (марка КД-0000; Cd6N)Кадмий в слитках, степень чистоты 99,9999%. По содержанию примесей партии кадмия соответствуют марке 6N.
Количество: до 1000 кг. ежемесячно с последующим увеличением.
Краткая схема взаимодействия продавца и покупателя:
1) Официальная заявка покупателя на товар (на фирменном бланке).
2) Официальный ответ продавца …

Цена 250 евро/кгВ наличии

Продаем кадмий металлический высокой степени очистки марки 6N. Содержание кадмия –99,9999%.Продаем кадмий металлический высокой степени очистки марки 6N. Содержание кадмия –99,9999%. Цена 110 500 руб.за 1кг. Общий вес 8000кг. Слитки по 3,5-5кг. упакованы в запаянные двойные полиэтиленовые пакеты и помещены в деревянные ящики. В пакете с каждым слитком имеется его паспорт. На металл имеется сертификат Испытательного центра …

Цена 110 000 руб/кгВ наличии

Продаем кадмий металлический высокой степени очистки марки 6N. Содержание кадмия –99,9999%.Общий вес 308 кг.564 гр.Слитки по 3,5-4,5кг. упакованы в запаянные двойные полиэтиленовые пакеты и помещены в десять деревянных ящиков. В пакете с каждым слитком имеется его паспорт. На металл имеется сертификат Испытательного центра ГИРЕДМЕТА с протоколом испытаний.За дополнительную плату окажем услугу по доставке кадмия …

Цена 2 087 303 руб/кгВ наличии

КадмийПродаем кадмий металлический высокой степени очистки марки 6N. Содержание кадмия –99,9999%.Цена 1 300 000 руб.за 1кг.Общий вес 5000кг.Слитки по 3,5-4,5кг. упакованы в запаянные двойные полиэтиленовые пакеты и помещены в деревянные ящики. В пакете с каждым слитком имеется его паспорт. На металл имеется сертификат …

Цена 1 300 000 руб/кгВ наличии

Кадмийпродам кадмий КД0 в слитках по 4 кг, гост 1467-97, 30-40 тн в месяц. 89166857100

Цена договорнаяВ наличии

КадмийМарка Cd-0000(99,9999%)d количестве 2400 кг.

Цена договорнаяВ наличии

КАДМИЙПредлагаем кадмий. Степень чистоты партий кадмия составляет 99,9999%. По содержанию примесей партии кадмия соответствуют марке 6N. В чушках по 5 кг.2 партии: 5 тонн в Петербурге на складе и 4 тонны в Новгороде на складе. Всего сейчас 9 тонн. Происхождение чистое, все документы в наличии.Цена: 280*договоримся..Всего …

Цена договорная

КАДМИЙПредлагаем кадмий. Степень чистоты партий кадмия составляет 99,9999%. По содержанию примесей партии кадмия соответствуют марке 6N. В чушках по 5 кг.2 партии: 5 тонн в Петербурге на складе и 4 тонны в Новгороде на складе. Всего сейчас 9 тонн. Происхождение чистое, все документы в наличии.Цена: 280*договоримся..Всего …

Цена договорная

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. На воздухе кадмий устойчив и не утрачивает металлического блеска. Вступает в реакцию с кислородом лишь при нагревании до 350 °C с образованием оксида кадмия  CdO. Сульфиды и оксиды этих элементов практически нерастворимы в воде. С углеродом кадмий не взаимодействует и карбидов не образует. Вступает в реакции с кислотами-неокислителями выделяя водород:  Cd + H2SO4(20%) ⟶ CdSO4 + H2

Сплавы

Кадмий используется как компонент твёрдых припоев (сплавов на основе серебра, меди, цинка) для снижения их температуры плавления. Около 10 % производимого кадмия — компонент ювелирных и легкоплавких сплавов. Сплав кадмия с золотом имеет зеленоватый цвет.

Защитные покрытия

40 % производимого кадмия используется для нанесения антикоррозионных покрытий на металлы. Кадмирование стальных деталей даёт большую устойчивость против коррозии, особенно в морской воде.

Кадмирование — это электролитическая процедура нанесения кадмиевых покрытий на поверхность металлоизделий. Кадмием покрывают высокоуглеродистые, инструментальные и нержавеющие стали, а кадмирование хлористо-аммонийное наносят на высокопрочные стали.

Химические источники тока

Около 20 % кадмия идёт на изготовление кадмиевых электродов, применяемых в аккумуляторах (никель-кадмиевых и серебряно-кадмиевых), нормальных элементах Вестона, в резервных батареях (свинцово-кадмиевый элемент, ртутно-кадмиевый элемент) и др.

Пигменты

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

Другие сферы применения

  • Сульфид кадмия применяется для производства плёночных солнечных батарей с КПД около 10—16 %, а также как очень хороший термоэлектрический материал.
  • Кадмий используется как компонент полупроводниковых материалов и люминофоров.
  • Кадмий очень хорошо захватывает тепловые нейтроны (среднее сечение радиационного захвата тепловых нейтронов изотопом 114Cd составляет 20600 барн). Поэтому кадмий служит для изготовления регулирующих стержней для атомных реакторов и в качестве защиты от нейтронов. Иногда эти свойства используются в экспериментальных моделях противоопухолевой терапии (нейтрон-захватная терапия).
  • Фтороборат кадмия — важный флюс, применяемый для пайки алюминия и других металлов.
  • Теплопроводность кадмия вблизи абсолютного нуля — наивысшая среди всех металлов, поэтому кадмий иногда применяется для криогенной техники.
  • Экранирование гамма-спектрометров от естественного радиационного фона: «свинцовый домик», в котором располагается спектрометрический датчик, выстилается изнутри медным и кадмиевым слоями для экранирования паразитного излучения свинца, искажающего гамма-спектр измеряемого вещества.

Ограничение применения

В 2016 году принят Технический регламент Евразийского экономического союза «Об ограничении применения опасных веществ в изделиях электротехники и радиоэлектроники» (ТР ЕАЭС 037/2016), по которому содержание кадмия в изделиях электротехники и радиоэлектроники не должно превышать 0,01 % по весу однородного материала (Приложение N 2). В Европе действует аналогичная норма (Директива 2002/95/EC).

Динамика цены на медь за год

Изменение средней цены меди за 12 месяцев: 1 310.6525 USD (22.5360%). Было 5 815.8139, стало 7 126.4665 USD.

Если бы вы купили медь на 10 000 долларов США год назад, сейчас продали бы эти ценности за 12 254 долларов.

График средней стоимости на торгах медью

Этот график показывает стоимость меди в упрощенном виде. Он подходит для общего представления о росте или падении курса во времени. Каждая точка  это медианное значение на торгах за день. Более профессиональный график, конечно же, должен показывать в виде свечек минимальные, максимальные и другие традиционные значения биржевой статистики.

Статистические показатели:

Минимум и максимум рассчитывается по результатам дневных торгов, а остальные показатели — по медианному значению цены за день.

Среднее значение

5 975.9102
 

Максимум

7 189.2984
 

Минимум

4 450.0457
 

Изменение цены

+1 310.6525
 

Стандартноеотклонение
В каких пределах колебалась средняя цена Подробнее

606.9037
 

 

Применение

Большая часть кадмиевых покрытий применяется для защиты:

  • изделий, эксплуатируемых в морской воде;
  • деталей машин, которые работают в условиях высокой влажности;
  • защищают электрические контакты от коррозии.

Важно: применение кадмиевых покрытий в изделиях домашнего обихода запрещено из-за высокой токсичности металла.

Много произведенного кадмия используют в сплавах легкоплавких, антифрикционных, в сплавах с драгоценными металлами.

Пятая часть добытого металла применяется в батареях и аккумуляторах.

Атомная промышленность применяет кадмий для производства регулирующих стержней. Входит в состав экранов защиты от нейтронного излучения.

На подъеме производство солнечных батарей с CdTe.

Часть металла идет на производство красящих пигментов.

В ювелирном производстве используют сплавы с золотом. В зависимости от процентного содержания составляющих они имеют цвета от ярко-желтого до зеленоватого.

Радиоактивные изотопы используют в лечении онкологических болезней.

Важно: токсичный кадмий может содержаться в оловянных солдатиках, которыми играют дети.

Свойства кадмия (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

100 Общие сведения  
101 Название Кадмий
102 Прежнее название
103 Латинское название Cadmium
104 Английское название Cadmium
105 Символ Cd
106 Атомный номер (номер в таблице) 48
107 Тип Металл
108 Группа Переходный, тяжелый металл
109 Открыт Фридрих Штромейер, Германия, 1817 г.
110 Год открытия 1817 г.
111 Внешний вид и пр. Мягкий, ковкий, тягучий серебристо-белый металл. Ядовит
112 Происхождение Природный материал
113 Модификации
114 Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
115 Аллотропные модификации
116 Конденсат Бозе-Эйнштейна
117 Двумерные материалы
118 Содержание в атмосфере и воздухе (по массе) 0 %
119 Содержание в земной коре (по массе) 0,000015 %
120 Содержание в морях и океанах (по массе) 5,0·10-9 %
121 Содержание во Вселенной и космосе (по массе) 2,0·10-7 %
122 Содержание в Солнце (по массе) 6,0·10-7 %
123 Содержание в метеоритах (по массе) 0,000015 %
124 Содержание в организме человека (по массе) 0,00007 %
200 Свойства атома  
201 Атомная масса (молярная масса) 112,411(8) а. е. м. (г/моль)
202 Электронная конфигурация 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2
203 Электронная оболочка

K2 L8 M18 N18 O2 P0 Q0 R0

204 Радиус атома (вычисленный) 161 пм
205 Эмпирический радиус атома* 155 пм
206 Ковалентный радиус* 144 пм
207 Радиус иона (кристаллический) Cd2+

92 (4) пм,

109 (6) пм,

124 (8) пм,

145 (12) пм

(в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)

208 Радиус Ван-дер-Ваальса 185 пм
209 Электроны, Протоны, Нейтроны 48 электронов, 48 протонов, 64 нейтрон
210 Семейство (блок) элемент d-семейства
211 Период в периодической таблице 5
212 Группа в периодической таблице 12-ая группа (по старой классификации – побочная подгруппа 2-ой группы)
213 Эмиссионный спектр излучения
300 Химические свойства  
301 Степени окисления -2, +1, +2
302 Валентность I, II
303 Электроотрицательность 1,69 (шкала Полинга)
304 Энергия ионизации (первый электрон) 867,77 кДж/моль (8,993820(16)  эВ)
305 Электродный потенциал Cd2+ + 2e– → Cd, Eo = -0,403 В
306 Энергия сродства атома к электрону 0 кДж/моль
400 Физические свойства
401 Плотность 8,65 г/см3 (при 0 °C/20 °C и нормальных условиях, состояние вещества – твердое тело),

7,996 г/см3 (при температуре плавления 321,07 °C и нормальных условиях, состояние вещества – жидкость)

402 Температура плавления* 321,07 °C (594,22 K, 609,93 °F)
403 Температура кипения* 767 °C (1040 K, 1413 °F)
404 Температура сублимации
405 Температура разложения
406 Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407 Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)* 6,21 кДж/моль
408 Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)* 99,87 кДж/моль
409 Удельная теплоемкость при постоянном давлении 0,231 Дж/г·K (при 25 °C),
0,264 Дж/г·K (при 321-700 °C)
410 Молярная теплоёмкость* 26,02 Дж/(K·моль)
411 Молярный объём 13,1 см³/моль
412 Теплопроводность 96,6 Вт/(м·К) (при нормальных условиях),

96,9 Вт/(м·К) (при 300 K)

500 Кристаллическая решётка
511 Кристаллическая решётка #1
512 Структура решётки

Гексагональная плотноупакованная

513 Параметры решётки a = 2,979 Å, c = 5,618 Å
514 Отношение c/a 1,886
515 Температура Дебая 209 K
516 Название пространственной группы симметрии P63/mmc
517 Номер пространственной группы симметрии 194
900 Дополнительные сведения
901 Номер CAS 7440-43-9

Примечание:

205* Эмпирический радиус атома кадмия согласно и составляет 151 пм и 154 пм соответственно.

206* Ковалентный радиус кадмия согласно и составляет 144±9 пм и 148 пм соответственно.

402* Температура плавления кадмия согласно и составляет 320,95 °С (594,1 K, 609,71 °F) и 321 °С (594,15 K, 609,8 °F) соответственно.

403* Температура кипения кадмия согласно и составляет 764,85 °C (1038 K, 1408,73 °F) и 766,5 °С (1039,65 K, 1411,7 °F) соответственно.

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) кадмия согласно и составляет 6,11 кДж/моль и 6,23 кДж/моль соответственно.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) кадмия согласно и составляет 59,1 кДж/моль и 99,6 кДж/моль соответственно.

410* Молярная теплоёмкость кадмия согласно составляет 26,0 Дж/(K·моль).

[править] Литература

  • Глоссарий терминов по химии // Й.Опейда, О.Швайка. Ин-т физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко НАН Украины, Донецкий национальный университет — Донецк: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
  • Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого . — Донецк: Донбасс, 2004. — ISBN 966-7804-14-3
  • Р. Рипан, И. Чертяну. Неорганическая химия: Химия металлов: В 2 т. — М .: Изд. «Мир», 1971. — Т. 1. — 561 с.
  • Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., Испр. / Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева; Под ред. Р. А. Лидин. — М.: Химия, 2000. 480 с .: ил. — ISBN 5-7245-1163-0.

Электрохимический ряд активности металлов

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2,W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au


Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
                             
H   He
Li Be   B C N O F Ne
Na Mg   Al Si P S Cl Ar
K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Uue Ubn Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh  
Щелочные металлы Щёлочноземельные металлы Лантаноиды Актиноиды Суперактиноиды Переходные металлы Другие металлы Полуметаллы Другие неметаллы Галогены Благородные газы Свойства неизвестны

Кристальная структура

Элементарная ячейка Cd 3 As 2 тетрагональная. Ионы мышьяка имеют плотную кубическую упаковку, а ионы кадмия координированы тетраэдрически. Незанятые тетраэдрические участки спровоцировали исследования фон Штакельбергом и Паулюсом (1935), которые определили первичную структуру. Каждый ион мышьяка окружен ионами кадмия в шести из восьми углов искаженного куба, а два свободных места находились на диагоналях.

Кристаллическая структура арсенида кадмия очень похожа на структуру фосфида цинка (Zn 3 P 2 ) , арсенида цинка (Zn 3 As 2 ) и фосфида кадмия (Cd 3 P 2 ) . Эти соединения четвертичной системы Zn-Cd-P-As представляют собой полностью непрерывный твердый раствор.

[править] Получение

Мировое производство кадмия в начале XXI века составляет около 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 CdSO4 в растворе. Из раствора Cd выделяют, используя цинковую пыль:

\mathrm {CdSO_4 + Zn \rightarrow Cd + ZnSO_4}

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

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.