При почти детективных условиях был открыт металл кадмий.
Содержание
Бдительный аптекарь
История началась в Магдебурге с окружного врача-инспектора. Он приказал изъять из продажи препараты с оксидом цинка — якобы, там содержится мышьяк. Аптекари возмутились, обратились к Ф. Штромейеру — главному инспектору по аптекам.
Препараты исследовали, мышьяка не нашли. Зато обнаружили оксид нового элемента. Штромейер назвал открытый элемент «кадмий», в честь героя древнегреческого мифа.
Свойства Кадмия
Кадмий относится к переходным металлам. Он мягкий, тягучий и ковкий.
Характеристики:
- Кристаллическая структура решетки гексагональная.
- У элемента рекордная для металлов теплопроводность в области абсолютного нуля.
- Цвет белый, серебристый.
Кадмий тяжелый металл, наряду с осмием, свинцом, молибденом.
Имеет три модификации; отличить их можно некоторым физическим параметрам.
Химические свойства:
- Оксиды и сульфиды кадмия почти не растворяются в воде.
- В условиях влажного воздуха на поверхности образуется оксидная пленка. Она препятствует дальнейшему окислению.
- Не образует карбидов.
- В нагретых разбавленных H2SO4 и HNO3 (формулы серной и соляной кислот) кадмий растворяется с выделением водорода.
| Свойства атома | |
|---|---|
| Название, символ, номер | Ка́дмий / Cadmium (Cd), 48 |
| Атомная масса (молярная масса) |
112,411(8)[1] а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Kr] 4d10 5s2 |
| Радиус атома | 154 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 148 пм |
| Радиус иона | (+2e) 97 пм |
| Электроотрицательность | 1,69 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | −0,403[2] |
| Степени окисления | 2 |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
867,2 (8,99) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 8,65 г/см³ |
| Температура плавления | 594,1 K (321 °C) |
| Температура кипения | 1038 K (764,85 °C) |
| Уд. теплота плавления | 6,11 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 59,1 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 26,0[2] Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 13,1 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | гексагональная |
| Параметры решётки | a=2,979 c=5,618 Å |
| Отношение c/a | 1,886 |
| Температура Дебая | 209 K |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) 96,9 Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-43-9 |
Где находят
Месторождения кадмиевых руд в природе отсутствуют, это рассеянный металл. Кадмиевые минералы существуют, но промышленного значения не имеют.
Известно 6 кадмиевых минералов:
- гринокит;
- отавит;
- ксантохроит;
- хоулиит;
- монтемпонит;
- кадмоселит.
Металл почти всегда присутствует в медных, цинковых, свинцовых рудах.
Как производят
Производство связано с получением цинка. Кадмий является побочным продуктом извлечения цинка из его минералов. Этот способ получения амальгамный.
Гидроэлектрометаллургический способ состоит из стадий:
- выщелачивание руды;
- очистка раствора от примесей;
- цементация или электролитическое осаждение металла;
- плавка полученной губки.
Далее при надобности металл рафинируют, доводят до высокой чистоты.
Сплавы
Кадмиевые сплавы делятся на:
- антифрикционные;
- легкоплавкие;
- припои;
- сплавы с драгметаллами.
В составе припоев 1 часть кадмия заменяет 5 частей олова.
Медно-кадмиевые сплавы почти полностью сохраняют электропроводность меди, и обладают повышенной прочностью к истиранию и высоким сопротивлением на разрыв.
Плюсы и минусы
| Достоинства кадмированных изделий | Недостатки |
| Отлично проявляют себя в среде, содержащей Cl (например, морской воде) | Бесполезно кадмировать изделия, работающие в присутствии серы и ее соединений |
| Обладают высокой пластичностью | Сварка разрушает кадмиевые покрытия |
| Допускается сопряжение с оксидированным алюминием и цинком | Кадмий и его соединения опасны для здоровья |
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.
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.
Стоимость
Цена кадмия марки КдО 1100 рублей за килограмм; марка 5N — 6500 рублей/кг; металл чистотой 99,9999% марки 6N стоит 15000 рубля/кг.
