Історія відкриття кадмію.
Автором відкриття кадмію в 1817 р. вважається професор Геттінгенського університету Ф. Штромейер. Проте було кілька повідомлень різних авторів, і всі вони датовані навесні 1818г.
Восени 1817р. при перевірці деяких аптек округу Магдебург в Німеччині був виявлений оксид цинку, що містив якусь домішка. Окружний лікар Р. Ролів запідозрив присутність у ньому миш'яку і заборонив продаж препарату. Власник фабрики, що випускала оксид цинку, К. Германн не погодився з таким рішенням і приступив до дослідження нещасливого продукту. У результаті своїх експериментів він уклав, що виробляється його фабрикою оксид цинку містить домішка якогось невідомого металу. Отримані дані К. Германн опублікував у квітні 1818 р. в статті «Про сілезькому оксиді цинку і про знайдений у ньому ймовірно ще невідомому металі». Одночасно було опубліковано сприятливе висновок Ф. Штромейер, який підтвердив висновки Германна і запропонував назвати новий метал кадмієм.
Ф. Штромейер, який був генеральним інспектором аптек провінції Ганновер, помістив в іншому журналі грунтовну статтю про новий металі. Стаття, датований 26 квітня 1818 р., опублікована у випуску, на обкладинці якого проставлений 1817 Мабуть, ця обставина в поєднанні з тим, що Штромейер (за згодою Германна) дав найменування відкритого металу, і призвело до помилок у визначенні як дати, так і автора відкриття.
Фізичні властивості.
Кадмій - сріблясто-білий, що відливає синявою метал, тускнеющій на повітрі через утворення захисної плівки оксиду. Температура плавлення - 321 ° C, температура кипіння - 770 ° С. Паличка чистого кадмію при згинанні хрустить подібно олова, але будь-які домішки в металі знищують цей ефект. Кадмій твердіше олова, але м'якше Чинка - його можна різати ножем. При нагріванні вище 80 ° C кадмій втрачає пружність до такої міри, що його можна стовкти в порошок.
Кадмій утворює сплави і сполуки з багатьма металами, добре розчиняється у ртуті.
Загальна хімічна характеристика кадмію.
При нагріванні окислення стає інтенсивніше і можливо займання металу. Порошкоподібний кадмій легко загоряється на повітрі яскравим червоним полум'ям, утворюючи оксид.
Якщо енергійно змішувати з водою порошкоподібний кадмій, то спостерігається виділення водню і можна виявити присутність пероксиду водню.
Розбавлені соляна і сірчана кислоти при нагріванні поступово реагують з кадмієм, виділяючи водень. Сухий хлороводень взаємодіє з кадмієм при температурі 440 ° С. Сухий сірчистий газ також реагує з металом, при цьому утворюється сульфід кадмію CdS і частково його сульфат CdSO4. Азотна кислота, взаємодіючи з кадмієм в умовах звичайних виділяє аміак, а при нагріванні - оксиди азоту.
Кадмій, на відміну від цинку, не розчинний у їдких лугах, але також розчиняється в гидроксиде амонію. При взаємодії кадмію з розчином нітрату амонію утворюються нітрати.
Алюміній, цинк і залізо витісняють кадмій з розчинів його сполук. Сам він тримає в облозі з розчинів мідь і інші більш електропозитивні елементи. При нагріванні кадмій безпосередньо з'єднується з фосфором, сіркою, селеном, телуром і галогенами, проте отримати його гідрид і нітрид прямим взаємодією з воднем і азотом не вдається.
Найважливіші сполуки кадмію.
Оксид кадмію CdO можна отримати спалюванням металу на повітрі або в кисні, випаленням його сульфіду або термічним розкладанням деяких з'єднань. Це порошок різного кольору, залежно від температури, при якій він отриманий: зеленувато-жовтий (350-370 ° С.), густого темно-синього (800 ° С.), коричневого, чорного.
Гідроксид кадмію Cd (OH) 2 у вигляді білого осаду драглистого виділяється з розчинів його солей при дії лугів.
Сульфід кадмію CdS-одне з найважливіших сполук кадмію. Залежно від фізико-хімічних умов отримання він може бути від лимонно-жовтого до червоного кольору.
Галогеніти кадмію досить легко отримують прямим взаємодією елементів, а також розчиненням кадмію, його оксиду або карбонату у відповідних кислотах. Усі що утворюють солі - безбарвні кристалічні речовини.
Карбонат кадмію CdCО3 у вигляді білого аморфного осаду випадає з розчинів кадмію при додаванні до них лужних карбонатів.
Сировинні джерела кадмію. Отримання кадмію.
Кадмій є розсіяним елементом, тобто він майже не утворює власних мінералів, а родовища таких мінералів не відомі зовсім. Кадмій присутній у рудах інших металів у концентраціях, що становлять соті і тисячні частки відсотка. Деякі руди, що містять 1-1,5% кадмію, вважаються надзвичайно багатими цим металом.
Єдиний мінерал кадмію, що представляє деякий інтерес, - його природний сульфід - Грінок, або кадмієві обманка. При розробці родовищ цинкових руд Грінок видобувається разом з фаерітом і потрапляє на цинкові заводи. У ході переробки кадмій концентрується в деяких напівпродукту процесу, з яких потім його і витягають.
Таким чином, реальним сировиною для отримання кадмію є кекі цінкоелектролітних заводів, свинцевих і мідеплавильних заводів.
Вперше виробництво було організовано у Верхній Сілезії в 1829 р.
В даний час у світі виробляється понад 10000 т кадмію на рік.
Застосування кадмію.
Основна частина промислового споживання кадмію припадає на кадмієві захисні покриття, запобіжники корозії. Ці покриття мають значну перевагу перед нікелевими, цинковими або олов'яними, тому що не відшаровується від деталей при деформації.
Кадмієві покриття в деяких випадках перевершують всі інші: 1) при захисті від морської води, 2) для деталей, що працюють у закритих приміщеннях з високою вологістю, 3) для захисту електроконтактів.
Друга область застосування кадмію - виробництво сплавів. Сплави кадмію сріблясто-білі, пластичні, добре піддаються механічній обробці. Сплави кадмію з невеликими добавками нікелю, міді і срібла використовують для виготовлення підшипників потужних суднових, авіаційних і автомобільних двигунів.
Провід з міді з додаванням всього 1% кадмію в два рази міцніше, при цьому його електропровідність знижується незначно.
Мідно-кадмієвий сплав з добавкою цирконію має ще великий міцністю і використовується для ліній високовольтних передач.
Чистий кадмій, завдяки чудовій властивості - високому перетину захоплення теплових нейтронів, використовується для виготовлення регулюючих і аварійних стрижнів ядерних реакторів на повільних нейтронах.
У ювелірній справі використовують сплави золота з кадмієм. Змінюючи співвідношення компонентів одержують різні кольорові відтінки.
Нікелево-кадмієві акумулятори, навіть повністю розряджені не приходять у повну непридатність.
Амальгама кадмію використовується в стоматології для виготовлення пломб.
Біологічні властивості кадмію.
Кадмієві покриття, неприпустимі, коли вони повинні контактувати з харчовими продуктами. Сам метал нетоксичний, зате надзвичайно отруйні розчинні сполуки кадмію. Причому небезпечний будь-який шлях їх потрапляння в організм і в будь-якому стані (розчин, пил, дим, туман). По токсичності кадмій не поступається ртуті і миш'яку. Сполуки кадмію гнітюче діють на нервову систему, вражають дихальні шляхи і викликають зміни внутрішніх органів.
Великі концентрації кадмію можуть призвести до гострого отруєння: хвилинне перебування в приміщенні, що містить 2500 мг/м3 його сполук, приводить до смерті. При гострому отруєнні симптоми ураження розвиваються не відразу, а після деякого прихованого періоду, який може тривати від 1-2 до 30-40 ч.
Незважаючи на токсичність, доведено, що кадмій мікроелемент, життєво необхідний для розвитку живих організмів. Функції його поки неясні. Підживлення рослин сприятливо позначається на їх розвитку.