جدول المحتويات:
الكادميوم - معدن سام من البطاريات القديمة! (قد 2024)
الكادميوم (Cd) ، عنصر كيميائي ، معدن من المجموعة 12 (IIb ، أو مجموعة الزنك) من الجدول الدوري.
عنصر مجموعة الزنك
الزنك (Zn) ، الكادميوم (Cd) ، الزئبق (Hg) ، والكوبرنيسيوم (Cn). لديهم خصائص مشتركة ، لكنهم يختلفون أيضًا في جوانب مهمة.
خصائص العنصر
| العدد الذري | 48 |
|---|---|
| الوزن الذري | 112.40 |
| نقطة الانصهار | 321 درجة مئوية (610 درجة فهرنهايت) |
| نقطة الغليان | 765 درجة مئوية (1409 درجة فهرنهايت) |
| جاذبية معينة | 8.65 عند 20 درجة مئوية (68 درجة فهرنهايت) |
| حالة الأكسدة | +2 |
| التوزيع الإلكترون | [Kr] 4d 10 5s 2 |
الخصائص والوقائع والاستخدامات
أبيض فضي وقادر على تلميع عالي ، والكادميوم ناعم تقريبًا مثل الصفيح ، مثل القصدير ، يصدر صوت طقطقة عند ثنيه ؛ يمكن لفه في ملاءات. يذوب الكادميوم ويغلي عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا ؛ بخارها أصفر عميق وذو أحادي. المعدن دائم في الهواء الجاف ، ويغلف بالأكسيد في الهواء الرطب ، ويحترق عند التسخين للاحمرار ، وقابل للذوبان بسهولة في الأحماض المعدنية. ينتج التسمم من استنشاق بخار أو غبار الكادميوم. اكتشف الكيميائي الألماني فريدريش ستروميير العنصر (1817) في عينة من كربونات الزنك ، وفي نفس العام ، وجد KSL Hermann و JCH Roloff الكادميوم في عينة من أكسيد الزنك. تم فحص كلا مركبي الزنك لأن نقاوتهما كمستحضرات صيدلانية كانت مشبوهة.
عنصر نادر (حوالي 0.2 جرام لكل طن في قشرة الأرض) ، يحدث الكادميوم في عدد قليل من المعادن وبكميات صغيرة في الخامات الأخرى ، وخاصة خامات الزنك ، التي يتم إنتاجها منها كمنتج ثانوي. يتكون خام الزنك الرئيسي ، مزيج الزنك ، أو sphalerite بشكل رئيسي من كبريتيد الزنك ، الذي يحتوي على 0.1 إلى 0.3 في المائة من الكادميوم. تبدأ جميع طرق إنتاج الزنك بتحويل الكبريتيد إلى أكسيد الزنك عن طريق التحميص: يصبح الكادميوم مركزًا في الأبخرة ، والتي يتم معالجتها في خطوات مختلفة حتى يتم الحصول على منتج يحتوي على أكثر من 99.9 في المائة من الكادميوم. تحتوي بعض خامات الرصاص أيضًا على كميات صغيرة من الكادميوم ، وإذا كانت موجودة بكمية كافية ، يتم استعادتها بدورة من العمليات المماثلة لتلك التي تستخدمها مصاهر الزنك. يقوم منتجو الزنك الذين يستخدمون العملية الإلكتروليتية باستعادة الكادميوم بطريقة مختلفة إلى حد ما ، ولكن مرة أخرى فإن المبدأ هو نفسه ، بدءًا من تحميص كبريتيد الزنك ، متبوعًا بمعالجة غبار المداخن. يتم استرداد معظم الكادميوم في واحدة من هذه العمليات الثلاث. قادت الصين وكوريا الجنوبية وكندا واليابان وكازاخستان العالم في صقل الكادميوم في أوائل القرن الحادي والعشرين.
يتم طلاء معظم الكادميوم المنتج على الفولاذ والحديد والنحاس والنحاس وسبائك أخرى لحمايتها من التآكل. طلاء الكادميوم مقاوم بشكل خاص للهجوم من قبل القلويات. يشبه الكادميوم فعليًا الزنك ولكنه أكثر كثافة ونعومة. يحتوي الكادميوم المطلي على حجم حبة أصغر من طلاء الزنك الكهربي ، وتميل الرواسب إلى أن تكون أكثر تجانسًا وسلسة. وبالتالي ، يتم توفير حماية جيدة من خلال الطلاء الرقيق للكادميوم ، وبالتالي ، على الرغم من سعره المرتفع ، فإنه يستخدم بشكل متكرر لحماية الأجزاء الدقيقة. كما أن مقاومته للأجواء البحرية تفوق مقاومة الزنك.
أحد التطبيقات الهامة للكادميوم هو استخدامه كأنود مع النيكل أو أكسيد الفضة مثل الكاثود وإلكتروليت البوتاس الكاوي في بطاريات التخزين الكهربائية القابلة لإعادة الشحن للاستخدامات التي يكون فيها الوزن المنخفض والعمر الأطول والثبات عند التخزين في حالة التفريغ أمرًا مرغوبًا فيه في الطائرات.
يتحد الكادميوم مع العديد من المعادن الثقيلة لإنتاج سبائك. أهمها تحمل السبائك والسبائك منخفضة الذوبان المستخدمة في اللحام بالنحاس. الكميات الصغيرة من الكادميوم المضافة إلى المعادن الثقيلة تقويها. يضاف واحد بالمائة إلى النحاس يزيد من قوته وصلابته مع انخفاض طفيف في الموصلية الكهربائية. سبائك من الكادميوم سبائك الزنك ، مع قوة القص جيدة. لأنه يمتص النيوترونات الحرارية بكفاءة ، يتم استخدامه في قضبان التحكم لبعض المفاعلات النووية.
الكادميوم الطبيعي هو مزيج من ثمانية نظائر: 106 Cd (1.2 بالمائة) ، 108 Cd (0.9 بالمائة) ، 110 Cd (12.4 بالمائة) ، 111 Cd (12.8 بالمائة) ، 112 Cd (24.0 بالمائة) ، 113 Cd (12.3 بالمائة) و 114 سي دي (28.8 في المائة) و 116 سي دي (7.6 في المائة).
مجمعات سكنية
في مركباتها ، يعرض الكادميوم بشكل حصري تقريبًا حالة الأكسدة +2 ، كما هو الحال في أيون Cd 2+ عديم اللون ، والذي يشكل عددًا من الأيونات المعقدة المستقرة ، خاصة مجمعات الهاليد. تم تحضير عدد قليل من مركبات حالة الأكسدة +1 عن طريق إذابة فلز الكادميوم في هاليدات الكادميوم المشحونة بشكل مضاعف (Cd 2+). أيون الكادميوم ثنائي الذرة الناتج ، Cd 2 2+ (حيث يكون الكادميوم في حالة الأكسدة +1) ، غير مستقر في الماء ولا يتناسب على الفور مع معدن الكادميوم و Cd 2+.
أهم مركب كادميوم هو أكسيد الكادميوم CdO. وهو عبارة عن مسحوق بني ينتج عن حرق بخار الكادميوم في الهواء ، ويوفر مادة بدء مناسبة لإنتاج معظم أملاح الكادميوم الأخرى. مركب آخر لبعض القيمة الاقتصادية هو كبريتيد الكادميوم ، CdS. يتم إنتاجه بشكل عام عن طريق معالجة محلول الكادميوم بكبريتيد قابل للذوبان ، وهو عبارة عن صبغة صفراء زاهية تعرف باسم أصفر الكادميوم ، والذي يستخدم في الدهانات عالية الجودة وأصباغ الفنان بسبب استقراره في اللون ومقاومته للكبريت والأكسدة. عادة ما يتم ترسيب مركب آخر من المذكرة ، سيلينيد الكادميوم (CdSe) بواسطة سيلينيد الهيدروجين أو سيلينيدات قلوية من محاليل أملاح الكادميوم. من خلال تغيير ظروف هطول الأمطار ، يمكن إنتاج ألوان مستقرة تتراوح من الأصفر إلى الأحمر الفاتح. بمفرده أو ممزوج بكبريتيد الكادميوم ، يستخدم على نطاق واسع كصبغة عالية الجودة.
