Kadmium

český názevKadmium
mezinárodní názevCadmium
anglický názevCadmium
chemická značkaCd
protonové číslo48
relativní atomová hmotnost112,8682
perioda5
skupinaII.B
zařazenípřechodné kovy
rok objevu1817
objevitelF. Stromeyer
teplota tání [°C]320,9
teplota varu [°C]765
hustota [g cm-3]8,65
hustota při teplotě tání [g cm-3]7,996
elektronegativita1,69
oxidační stavyII
elektronová konfigurace[Kr]4d10 5s2
atomový poloměr [pm]161
kovalentní poloměr [pm]148
specifické teplo [J g-1K-1]0,23
slučovací teplo [kJ mol-1]6,192
tepelná vodivost [W m-1 K-1]97
elektrická vodivost [S m-1]4,4.107
1. ionizační potenciál [eV]8,9937
2. ionizační potenciál [eV]16,908
3. ionizační potenciál [eV]37,48
tvrdost podle Mohse2
tvrdost podle Brinella [MPa]203
modul pružnosti ve smyku [GPa]19
modul pružnosti v tahu [GPa]50
bod supravodivosti [K]0,517
skupenství za norm. podmíneks

Chemické vlastnosti a reakce kadmia

Chemický prvek kadmium je bílý, lesklý, měkký a velmi tažný kov. Na vzduchu se kadmium pokrývá vrstvou oxidu, za vyšších teplot reaguje s halogeny. Zapáleno v atmosféře kyslíku shoří jasným červeným plamenem za vzniku hnědého oxidu kademnatého CdO. Za normálních podmínek se neslučuje s dusíkem ani s vodíkem. Snadno se rozpouští v kyselinách, reakce kadmia se zředěnou kyselinou sírovou probíhá za vývoje vodíku, v koncentrované kyselině sírové se rozpouští za vývoje oxidu siřičitého:

Cd + H2SO4 → CdSO4 + H2
Cd + 2H2SO4 → CdSO4 + SO2 + 2H2O

Se zředěnou kyselinou dusičnou reaguje za vývoje oxidu dusného:

3Cd + 8HNO3 → 3Cd(NO3)2 + 2N2O + 4H2O

V přítomnosti vzdušného kyslíku je dobře rozpustné v roztocích alkalických kyanidů a reaguje s vodným roztokem dusičnanu amonného:

2Cd + 8NaCN + 2H2O + O2 → 2Na2[Cd(CN)4] + 4NaOH
2Cd + 4NH4NO3 → Cd(NO3)2 + [Cd(H2O)2(NH3)4](NO2)2

Kovové kadmium reaguje s vodní párou za vzniku oxidu kademnatého, práškové kadmium reaguje s vodou za vzniku hydroxidu kademnatého:

Cd + H2O (g) → CdO + H2
Cd + 2H2O (l) → Cd(OH)2 + H2

Sloučeniny

Kadmium tvoří řadu binárních i komplexních sloučenin ve kterých se vždy vyskytuje v oxidačním stupni II. Jednomocné kadmium se vyskytuje vzácně pouze v několika sloučeninách, jako první byl teprve v roce 1961 připraven tetrachlorohlinitan kademný Cd2[AlCl4]2. Kvalitativní důkaz kadmia v roztoku je možné provádět sulfidem amonným (NH4)2S, přítomnost kademnatých iontů se projeví vznikem sytě žluté sraženiny sulfidu kademnatého CdS, což je jedna z mála barevných sloučenin kadmia. Lehce nažloutlý je ještě bromid kademnatý CdBr2, většina ostatních rozpustných i nerozpustných sloučenin kadmia je bílá či bezbarvá, dokonce i rozpustný chroman kademnatý CdCrO4 je bezbarvý s nepatrným nažloutlým nádechem a jedná se tak o jeden z mála známých prakticky bezbarvých chromanů.

Zajímavé je chování kadmia v roztocích sloučenin zlata, jako jediný neušlechtilý kov totiž kadmium neredukuje zlato v elementární formě, ale ve formě intermetalické sloučeniny Cd3Au. Většina rozpustných sloučenin kadmia je silně jedovatá.

Výskyt v přírodě

V přírodě se kadmium nachází nejčastěji jako příměs v zinkových a olověných rudách. V oxidační zóně ložisek Zn-rud vznikají také samostatné minerály kadmia, např. kadmoselit CdSe, monteponit CdO, otavit CdCO3 nebo hawleyit CdS. Průměrný obsah kadmia v zemské kůře je 0,13 ppm.

Přírodní kadmium je směsí 8 izotopů, nejvyšší podíl v přírodním kadmiu mají izotopy 114Cd (28,72 %) a 112Cd (24,13 %). Uměle bylo připraveno dalších 26 nestabilních izotopů kadmia s nukleonovými čísly 97 až 130.

Kadmium se vzácně nachází jako ryzí kov, i když to jeho poloha v Beketovově řadě teoreticky vylučuje. Z minerálů má nejvyšší obsah kadmia (87,54 % Cd) monteponit. Další minerály kadmia.

Produkce a zásoby

Celosvětová roční produkce rafinovaného kadmia v roce 2012 dosahovala 23 kt. Největším producentem, s roční výrobou 7 kt je Čína, 4,1 kt kadmia vyprodukovala Jižní Korea a 2,1 kt Japonsko. Největší zásoby kadmia jsou v Číně (92 kt) Austrálii (61 kt) a Peru (55 kt). V Evropě jsou nejvyšší zásoby kadmia v Polsku (16 kt). Celosvětové zásoby kadmia se odhadují na 500 kt čistého kovu. Největším evropským producentem kadmia je s roční výrobou 580 t Nizozemí, 450 t vyrábí v Polsku a 440 t v Bulharsku.

Na území ČR se nenacházejí žádné zásoby kadmia. V roce 2011 bylo do ČR dovezeno 700 kg surového kovu za průměrnou dovozní cenu 260 Kč/kg.

Výroba a rafinace

Základní surovinou pro výrobu kadmia jsou odpadní produkty po rafinaci zinku, ze kterých se kadmium získává dvěma základními postupy. Při mokrém postupu se využívá loužení kyselinou sírovou, kadmium přejde do roztoku jako rozpustný síran kademnatý. Hlavní znečišťující příměsi, olovo a měď, zůstávají v nerozpustném zbytku. Z roztoku je poté kadmium vyredukováno práškovým zinkem ve formě kadmiové houby. Kadmiová houba se po promytí opět rozpouští v kyselině sírové, z roztoku se vylučuje kadmium elektolyticky. Elektrolytické kadmium se vyrábí o čistotě až 99,95%.

Druhou možností výroby kadmia je frakční destilace. Destilace se provádí v litinových retortách za teplot 600-800°C, získaný kondenzát s obsahem kadmia se v redukčním prostředí ještě jednou destiluje. Produktem destilace je surové hutní kadmium, rafinace na čistotu 99,5% se provádí přetavováním pod vrstvou hydroxidu sodného.

Využití

Kadmium se používá k povrchovému pokovování jiných kovů proti korozi, k výrobě lehkotavitelných slitin, ložiskových kovů s velmi nízkým koeficientem tření a pájek. Slitina kadmia se zlatem se využívá ve šperkařství pod názvem zelené zlato.

Sloučeniny kadmia se používají k výrobě modrých a zelených luminoforů do CRT obrazovek. Sulfid kademnatý CdS (kadmiová žluť) se používá jako žlutý pigment. Sulfoselenid kademnatý CdSSe slouží jako oranžový pigment. Fluorid kademnatý CdF2 slouží jako bezkyslíkatý zdroj kadmia ve slitinách a používá se jako činidlo v organické chemii. Chlorid kademnatý CdCl2 je výchozí látkou pro přípravu organokovových sloučenin kadmia. Oxid kademnatý CdO je jako červený pigment součástí keramických glazur. Hydroxid kademnatý Cd(OH)2 je elektrolytem v Ni-Cd článcích. Kyanid kademnatý Cd(CN)2 je složkou lázní pro galvanické pokadmiování. Dusičnan kademnatý Cd(NO3)2 se používal jako pyrotechnický osvětlovací zdroj. Síran kademnatý CdSO4 se používal k výrobě luminoforů v zářivkách a je součástí elektrolytu Westonova normálového článku. Chroman kademnatý CdCrO4 se používá jako inhibitor koroze. Wolframan kademnatý CdWO4 slouží k výrobě detektorů gama záření. Tellurid kademnatý CdTe slouží k výrobě solárních článků. Arsenid kademnatý CdAs se používá jako detektor infračerveného záření.

Zdroje

stříbro ← kadmium → indium

TOPlist