Кадмий

КадмийИстория открытия кадмия. Автором открытия кадмия в 1817 г. считаетсяпрофессор Геттингенского университета Ф. Штромейер.Однако былонесколько сообщений разных авторов, и все они датированы весной 1818г. Осенью 1817г. при проверке некоторых аптек округаМагдебург в Германии был обнаружен оксид цинка, содержавший какую-то примесь.Окружной врач Р. Ролов заподозрил присутствие в нем мышьяка и запретил продажупрепарата. Владелец фабрики, выпускавшей оксид цинка, К. Германн несогласился с таким решением и приступил к исследованию злополучного продукта.

Врезультате своих экспериментов он заключил, что вырабатываемый его фабрикойоксид цинка содержит примесь какого-то неизвестного металла. Полученные данныеК. Германн опубликовал в апреле 1818 г. в статье О силезском оксиде цинка и онайденном в нем вероятно еще неизвестном металле . Одновременно былоопубликовано благоприятное заключение Ф. Штромейера, который подтвердил выводыГерманна и предложил назвать новый металл кадмием.Ф. Штромейер, который был генеральным инспектором аптекпровинции Ганновер, поместил в другом журнале обстоятельную статью о новомметалле.

Статья, датированная 26 апреля 1818 г опубликована в выпуске, наобложке которого проставлен 1817 г. Видимо, это обстоятельство в сочетаниис тем, что Штромейер с согласияГерманна дал наименование открытому металлу, и привело к ошибкам в определениикак даты, так и автора открытия.Физические свойства.Кадмий 8209 серебристо-белый, отливающийсиневой металл, тускнеющий на воздухе из-за образования защитной пленкиоксида.

Температура плавления 321 C, температура кипения - 770 С. Палочка чистого кадмия при сгибании хрустит подобно олову, но любыепримеси в металле уничтожают этот эффект. Кадмий тверже олова, но мягче чинка его можно резать ножом.При нагревании выше 80 C кадмий теряет упругость до такой степени, что егоможно истолочь в порошок. Кадмий образует сплавы и соединения со многими металлами,хорошо растворяется в ртути.Общая химическаяхарактеристика кадмия.

При нагревании окисление становится интенсивнее ивозможно воспламенение металла. Порошкообразный кадмий легко загорается навоздухе ярким красным пламенем, образуя оксид. Если энергично смешивать с водой порошкообразный кадмий,то наблюдается выделение водорода и можно обнаружить присутствие пероксидаводорода. Разбавленные соляная и серная кислоты при нагреваниипостепенно реагируют с кадмием, выделяя водород.Сухой хлороводородвзаимодействует с кадмием при температуре 440 С. Сухой сернистый газ также реагирует с металлом, приэтом образуется сульфид кадмия CdS и отчасти его сульфат CdSO4. Азотнаякислота, взаимодействуя с кадмием в условиях обычных выделяет аммиак, а принагревании - оксиды азота.

Кадмий, в отличии от цинка, нерастворим в едких щелочах, но также растворяется в гидроксиде аммония.Привзаимодействии кадмия с раствором нитрата аммония образуются нитраты.Алюминий, цинк и железовытесняют кадмий из растворов его соединений.

Сам он осаждает из растворов медьи другие более электроположительные элементы. При нагревании кадмийнепосредственно соединяется с фосфором, серой, селеном, теллуром и галогенами, однако получить его гидрид и нитрид прямым взаимодействием с водородом и азотомне удается.Важнейшие соединениякадмия.Оксид кадмия CdO можно получить сжиганием металла на воздухе или вкислороде, обжигом его сульфида или термическим разложением некоторыхсоединений.Это порошок разного цвета, взависимости от температуры, при которой он получен зеленовато-желтый 350-370 С густоготемно-синего 800 Гидроксид кадмия Cd OH 2 в виде белого студенистого осадка выделяется израстворов его солей при действии щелочей.Сульфид кадмия CdS одно из важнейших соединений кадмия.

В зависимостиот физико-химических условий получения он может быть от лимонно-желтого докрасного цвета.Галогениты кадмия достаточно легко получают прямымвзаимодействием элементов, а также растворением кадмия, его оксида иликарбоната в соответствующих кислотах. Все образующие соли бесцветныекристаллические вещества.Карбонат кадмия CdCО3в виде белого аморфного осадка выпадает из растворов кадмия при добавлении кним щелочных карбонатов.Сырьевые источники кадмия.Получение кадмия.Кадмий является рассеяннымэлементом, т.е. он почти не образует собственных минералов, а месторождениятаких минералов не известны совсем.

Кадмий присутствует в рудах других металловв концентрациях, составляющих сотые и тысячные доли процента.

Некоторые руды,содержащие 1-1,5 кадмия, считаются чрезвычайно богатыми этим металлом.Единственный минерал кадмия,представляющий некоторый интерес его природный сульфид гринокит, иликадмиевая обманка. При разработке месторождений цинковых руд гринокитдобывается вместе с фаеритом и попадает на цинковые заводы.В ходе переработкикадмий концентрируется в некоторых полупродуктах процесса, из которых затем егои извлекают.Таким образом, реальнымсырьем для получения кадмия являются кеки цинкоэлектролитных заводов, свинцовыхи медеплавильных заводов.Впервые производство былоорганизовано в Верхней Силезии в 1829 г.В настоящее время в мирепроизводится свыше 10000 т кадмия в год.Применение кадмия.Основная часть промышленногопотребления кадмия приходится на кадмиевые защитные покрытия,предохраняющие металлы от коррозии.

Эти покрытия имеют значительноепреимущество перед никелевыми, цинковыми или оловянными, т.к. не отслаиваютсяот деталей при деформации.

Кадмиевые покрытия внекоторых случаях превосходят все остальные 1 при защите от морской воды, 2 для деталей, работающих в закрытых помещениях с высокой влажностью, 3 длязащиты электроконтактов.Вторая область применениякадмия производство сплавов. Сплавы кадмия серебристо-белые,пластичные, хорошо поддаются механической обработке.Сплавы кадмия с небольшимидобавками никеля, меди и серебра используют для изготовления подшипников мощныхсудовых, авиационных и автомобильных двигателей.Провод из меди с добавлениемвсего 1 кадмия в два раза прочнее, при этом его электропроводность снижаетсянезначительно.Медно-кадмиевый сплав сдобавкой циркония обладает еще большой прочностью и используется для линийвысоковольтных передач.Чистый кадмий, благодарязамечательному свойству высокому сечению захвата тепловых нейтронов,используется для изготовления регулирующих и аварийных стержней ядерныхреакторов на медленных нейтронах.

В ювелирном делеиспользуют сплавы золота с кадмием.Изменяя соотношение компонентов получаютразличные цветовые оттенки.Никелево-кадмиевые аккумуляторы,даже полностью разряженные не приходят в полную негодность.Амальгама кадмия используетсяв стоматологии для изготовления пломб.Биологические свойствакадмия.Кадмиевые покрытия,недопустимы, когда они должны контактировать с пищевыми продуктами.

Сам металлнетоксичен, зато чрезвычайно ядовиты растворимые соединения кадмия.Причем опасен любой путь их попадания в организм и в любом состоянии раствор,пыль, дым, туман . По токсичности кадмий не уступает ртути и мышьяку.Соединения кадмия угнетающе действуют на нервную систему, поражают дыхательныепути и вызывают изменения внутренних органов.Большие концентрации кадмиямогут привести к острому отравлению минутное пребывание в помещении,содержащим 2500 мг м3 его соединений, приводит к смерти.

При остромотравлении симптомы поражения развиваются не сразу, а после некоторого скрытогопериода, который может продолжаться от 1-2 до 30-40 ч. Несмотря на токсичность, доказано, что кадмиймикроэлемент, жизненно необходимый для развития живых организмов.

Функции егопока неясны. Подкормка растений благоприятно сказывается на их развитии.