kadmiyumun özellikleri. Kadmiyum: insan vücudu üzerindeki etkisi. Ağır metal zehirlenmesi. Gökkuşağının yedi rengi

TANIM

Kadmiyum Periyodik Tablonun ikincil (B) alt grubunun II grubunun beşinci periyodunda yer alır.

Öğelerle ilgilidir d-aileler. Metal. Tanım - CD. Sıra numarası - 48. Bağıl atom kütlesi - 112.41 a.m.u.

Kadmiyum atomunun elektronik yapısı

Kadmiyum atomu, içinde 48 proton ve 64 nötron bulunan ve 48 elektronun beş yörüngede hareket ettiği pozitif yüklü bir çekirdekten (+48) oluşur.

Şekil 1. Kadmiyum atomunun şematik yapısı.

Elektronların yörüngelerdeki dağılımı aşağıdaki gibidir:

48Cd) 2) 8) 18) 18) 2 ;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 .

Kadmiyum atomunun değerlik elektronları 4'te bulunanlardır. d- ve 5 s-yörüngeler. Temel durumun enerji diyagramı aşağıdaki formu alır:

Bir kadmiyum atomunun değerlik elektronları, bir dizi dört kuantum sayısı ile karakterize edilebilir: n(baş kuantum), ben(orbital), ben(manyetik) ve s(döndürmek):

alt düzey

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

Egzersiz yapmak	kaç tane atomik yörünge p-Seri numarası 35 ve 54 olan elemanlar için alt seviye doldurulur mu? Elektronik formüllerini yazın.
Cevap	Seri numarası 35 ve 54 olan elementler brom ve ksenondur. Elektronik formüllerini temel durumda yazıyoruz: 35 Br1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 ; 54 Xe1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 . p-alt seviyesinde 3 orbital vardır ve bunların her biri 2'den fazla elektron içeremez (toplamda 6 adet). Brom ve ksenon atomlarının p-orbitalleri doldurulur.

ÖRNEK 2

Egzersiz yapmak

Kuantum sayıları hangi değerleri alabilir? n, ben, ben ve Hanım bir atomdaki elektronların durumunu karakterize eder. Kalsiyum atomunun dış elektronları için hangi değerleri alıyorlar?

Cevap

Ana kuantum sayısı n, 1'den sonsuza kadar değerler alabilir, ancak gerçekte sınırı 7'dir. Yörünge kuantum sayısı l, 0'dan 3'e kadar değerler alabilir. Manyetik kuantum sayısı. ben-l'den 0'a +l'ye kadar değerler alır. Spin kuantum sayısında Hanım sadece iki değer olabilir: +1/2 ve -1/2. Magnezyum atomunun temel durumunun elektronik konfigürasyonunu yazalım (değerlik elektronlarını kalın harflerle vurgulayacağız): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 . Dış enerji seviyesinin elektronları, aşağıdaki kuantum sayıları seti ile karakterize edilecektir: alt düzey

Kadmiyum (Latin Kadmiyum, Cd sembolü ile gösterilir), atom numarası 48 ve atom kütlesi 112.411 olan bir elementtir. Dmitry Ivanovich Mendeleev'in periyodik kimyasal element tablosunun beşinci periyodu olan ikinci grubun ikincil bir alt grubunun bir elementidir. Normal koşullar altında, basit madde kadmiyum, ağır (yoğunluk 8.65 g/cm3), yumuşak, dövülebilir, sünek gümüşi beyaz bir geçiş metalidir.

Doğal kadmiyum, altısı stabil olan sekiz izotoptan oluşur: 106Cd (izotop bolluğu %1.22), 108Cd (%0.88), 110Cd (%12.39), 111Cd (%12.75), 112Cd (%24.07), 114Cd (28.85). %). Diğer iki doğal izotop için, zayıf radyoaktivite tespit edildi: 113Cd (izotopik bolluk %12,22, yarılanma ömrü 7,7-1015 yıl olan β bozunması) ve 116Cd (izotopik bolluk %7,49, 3, 0∙1019 yıl).

Periyodik sistemin kırk sekizinci elementi, 1817'de Alman profesör Friedrich Stromeyer tarafından keşfedildi, bu keşif tesadüfi olarak adlandırılabilir. Gerçek şu ki, Magdeburg eczacıları, çinko oksit ZnO içeren müstahzarları incelerken, içlerinde arsenik varlığından şüpheleniyorlardı. Çinko oksit, çeşitli cilt hastalıkları için kullanılan birçok merhem, toz ve emülsiyonun bir bileşeni olduğundan, müfettişler tüm şüpheli ilaçların satışını kategorik olarak yasakladı. Doğal olarak, çıkarlarını savunan ilaç üreticisi bağımsız bir inceleme talep etti. Stromeyer bir uzman olarak hareket etti. ZnO'dan kahverengi-kahverengi bir oksit izole etti, onu hidrojenle indirgedi ve "kadmiyum" adını verdiği gümüş-beyaz bir metal elde etti (Yunanca kadmeia - saf olmayan çinko oksit, ayrıca çinko cevherinden). Profesör Stromeyer'den bağımsız olarak, kadmiyum Silezya çinko cevherlerinde bir grup Alman bilim adamı - K. Herman, K. Karsten ve W. Meissner tarafından 1818'de keşfedildi.

Kadmiyum yavaş nötronları iyi emer, bu nedenle nükleer reaktörlerde zincirleme reaksiyon hızını kontrol etmek için kadmiyum çubuklar kullanılır. Kadmiyum alkalin pillerde kullanılır ve bazı alaşımlarda bileşen olarak bulunur. Bu nedenle, örneğin yaklaşık %1 Cd (kadmiyum bronzları) içeren bakır alaşımları, telgraf, telefon, troleybüs tellerinin imalatında kullanılır, çünkü bu alaşımlar bakırdan daha fazla mukavemete ve aşınma direncine sahiptir. Örneğin, otomatik yangın söndürücülerde kullanılan bir dizi eriyebilir alaşım, kırk sekizinci elementi içerir. Ek olarak, bazı mücevher alaşımlarında kadmiyum bulunur. Bu metal, yüzeyinde koruyucu etkiye sahip bir oksit filmi taşıdığı için çelik ürünlerin kadmiyum kaplamasında kullanılır. Gerçek şu ki, deniz suyunda ve bir dizi başka ortamda kadmiyum kaplama, galvanizlemeden daha etkilidir. Kadmiyum, homeopatik tıpta uzun bir kullanım geçmişine sahiptir. Kırk sekizinci elementin bileşikleri de geniş uygulama alanı bulmuştur - kadmiyum sülfür sarı boya ve renkli camlar yapmak için kullanılır ve kadmiyum floroborat, alüminyum ve diğer metalleri lehimlemek için kullanılan önemli bir eriticidir.

Kadmiyum tüm omurgalıların vücudunda bulunur; karbon metabolizmasını, bir takım enzimlerin aktivitesini ve karaciğerde hippurik asit sentezini etkilediği tespit edilmiştir. Ancak kadmiyum bileşikleri zehirlidir ve metalin kendisi kanserojendir. Kadmiyum oksit CdO buharlarının solunması özellikle tehlikelidir, ölümcül vakalar nadir değildir. Kadmiyumun gastrointestinal sisteme girmesi de zararlıdır, ancak hiçbir ölümcül zehirlenme vakası kaydedilmemiştir, bunun nedeni büyük olasılıkla vücudun kendisinin toksinden kurtulmaya çalışmasıdır (kusma).

biyolojik özellikler

Kadmiyumun hemen hemen tüm canlı organizmalarda bulunduğu ortaya çıktı - karada kırk sekizinci elementin içeriği, deniz organizmalarında (süngerler, bağırsak boşlukları, ekinodermler, solucanlar) 1 kg kütle başına yaklaşık 0,5 mg'a eşittir - 0.15 ila 3 mg/kg, bitkilerde kadmiyum içeriği yaklaşık %10-4'tür (kuru madde üzerinde). Kadmiyumun çoğu canlı organizmada bulunmasına rağmen, spesifik fizyolojik önemi henüz güvenilir bir şekilde belirlenmemiştir. Bilim adamları, bu elementin karbonhidrat metabolizmasını, karaciğerde hippurik asit sentezini, bir dizi enzimin aktivitesini ve ayrıca vücuttaki çinko, bakır, demir ve kalsiyum metabolizmasını etkilediğini bulmayı başardılar. Yiyeceklerdeki mikroskobik miktarlarda kadmiyumun memelilerde büyümeyi uyarabileceğine dair bazı araştırmalar tarafından desteklenen bir öneri var. Bu nedenle, bazı bilim adamları kadmiyumu şartlı olarak gerekli bir eser element, yani hayati, ancak belirli dozlarda toksik olarak sınıflandırır. Tamamen sağlıklı bir insanın vücudunda bile az miktarda kadmiyum bulunur. Ve buna rağmen, kadmiyum en zehirli ağır metallerden biri olarak sınıflandırılır - Rus SanPiN, onu antimon, stronsiyum, fenol ve diğer toksik maddeleri de içeren - yüksek derecede tehlikeli maddeler - tehlike sınıfı 2 olarak sınıflandırır. 29 Nisan 1999 tarihli "Kimyasal Güvenlik Sorunları" Bülteninde, kadmiyum "bin yılın başındaki en tehlikeli ekotoksik madde" olarak görünmektedir!

Diğer ağır metaller gibi, kadmiyum da kümülatif bir zehirdir, yani vücutta birikebilir - yarı ömrü 10 ila 35 yıldır. Elli yaşına kadar insan vücudu 30 ila 50 mg kadmiyum biriktirebilir. İnsan vücudundaki kırk sekizinci elementin ana "depozitoları", vücuttaki bu metalin toplam miktarının% 30 ila 60'ını içeren böbrekler ve karaciğerdir (% 20-25). Aşağıdakiler daha az ölçüde kadmiyum biriktirebilir: pankreas, dalak, tübüler kemikler ve diğer organlar ve dokular. Küçük miktarlarda, kırk sekizinci element kanda bile bulunur. Ancak kurşun veya cıvadan farklı olarak kadmiyum beyne girmez. Çoğunlukla, vücuttaki kadmiyum, metallotionein proteini ile kombinasyon halinde bağlı bir durumdadır - bu bir tür koruyucu mekanizmadır, vücudun bir ağır metalin varlığına tepkisidir. Bu formda kadmiyum daha az toksiktir, ancak bağlandığında bile zararsız hale gelmez - yıllar içinde biriken bu metal böbreklerin bozulmasına ve böbrek taşı olasılığının artmasına neden olabilir. Çok daha tehlikeli olan, iyonik formda olan kadmiyumdur, çünkü kimyasal olarak çinkoya çok yakındır ve biyokimyasal reaksiyonlarda yerini alabilir, sözde aktivatör veya tersine çinko içeren proteinlerin ve enzimlerin bir inhibitörü olarak görev yapar. Kadmiyum, hücrelerin sitoplazmik ve nükleer maddesine bağlanarak onlara zarar verir, birçok hormon ve enzimin aktivitesini değiştirir, bu da sülfhidril (-SH) gruplarını bağlama yeteneği ile açıklanır. Ek olarak, kalsiyum ve kadmiyum iyonik yarıçaplarının yakınlığı nedeniyle kırk sekizinci element, kemik dokusunda kalsiyumun yerini alabilir. Aynı durum, kadmiyumun da değiştirebildiği demir için geçerlidir. Bu nedenle vücutta kalsiyum, çinko ve demir eksikliği, kadmiyumun gastrointestinal sistemden emiliminde % 15-20'ye varan artışa neden olabilir. Bir yetişkin için zararsız bir günlük kadmiyum dozunun, 1 kg vücut ağırlığı başına 1 μg kadmiyum olduğuna inanılmaktadır, büyük miktarlarda kadmiyum sağlık için son derece tehlikelidir.

Kadmiyum ve bileşiklerinin vücuda giriş mekanizmaları nelerdir? Zehirlenme, kadmiyum içeren atıklarla kirlenmiş içme suyu (içme suyu için maksimum konsantrasyon sınırı 0,01 mg/l'dir) ile petrol rafinerileri ve metalurji işletmelerinin yakınında bulunan arazilerde yetişen sebze ve tahılları yerken meydana gelir. Bu tür bölgelerden mantar kullanımı özellikle tehlikelidir, çünkü bazı bilgilere göre, kendi ağırlıklarının kilogramı başına 100 mg'dan fazla kadmiyum biriktirebilirler. Sigara, hem sigara içen kişinin hem de çevresindekilerin vücuduna kadmiyum alımının bir başka kaynağıdır, çünkü metal tütün dumanında bulunur. Kronik kadmiyum zehirlenmesinin karakteristik belirtileri, daha önce belirtildiği gibi, böbrek hasarı, kas ağrısı, kemik dokusu yıkımı ve anemidir. Kadmiyum ile akut gıda zehirlenmesi, gıda (15-30 mg) veya su (13-15 mg) ile birlikte büyük tek dozlar alındığında meydana gelir. Aynı zamanda, akut gastroenterit belirtileri gözlenir - epigastrik bölgede kusma, ağrı ve kasılmalar, ancak vücuda gıda ile giren kadmiyum bileşikleri ile ölümcül zehirlenme vakaları bilim tarafından bilinmemektedir, ancak WHO tahminlerine göre, öldürücü tek doz 350-3500 mg olabilir. Çok daha tehlikeli olan, buharlarının (CdO) veya kadmiyum içeren tozun solunması yoluyla kadmiyum zehirlenmesidir (kural olarak, bu, kadmiyum kullanımı ile ilgili endüstrilerde meydana gelir). Bu tür zehirlenmelerin belirtileri akciğer ödemi, baş ağrısı, mide bulantısı veya kusma, titreme, halsizlik ve ishaldir. Bu tür zehirlenmeler sonucunda ölümler kaydedilmiştir.

Kadmiyum zehirlenmesinin panzehiri, kırk sekizinci elementin emilimini azaltmaya yardımcı olan selenyumdur. Bununla birlikte, dengeli bir selenyum alımı gereklidir, bunun nedeni vücuttaki fazlalığının kükürt içeriğinde bir azalmaya yol açmasıdır ve bu kesinlikle kadmiyumun vücut tarafından tekrar kolayca emilmesine yol açacaktır.

Bir sigaranın 1 ila 2 mikrogram kadmiyum içerdiği tespit edilmiştir. Günde en az bir paket sigara içen bir kişinin en az 20 mikrogram kadmiyum aldığı ortaya çıktı! Tehlike, kırk sekizinci elementin akciğerler yoluyla asimilasyonunun maksimum olduğu gerçeğinde yatmaktadır -% 10 ila 20, bu nedenle, her sigara paketi ile sigara içen bir kişinin vücudunda 2 ila 4 mikrogram kadmiyum emilir! Tütün dumanında bulunan nikotinin kanserojen etkisi, kural olarak, kadmiyum varlığı ile ilişkilidir ve karbon filtreler tarafından bile tutulmaz.

Çok sayıda ölümle sonuçlanan toplu kronik kadmiyum zehirlenmesinin bir örneği 1950'lerin sonlarında tanımlandı. Japonya topraklarında, yerlilerin "itai-itai" olarak adlandırdığı ve kelimenin tam anlamıyla "oh-oh, ne kadar acı verici!" Olarak çevrilebilecek kitlesel hastalık vakaları kaydedildi. Hastalığın semptomları, daha sonra ortaya çıktığı gibi, geri dönüşü olmayan böbrek hasarından kaynaklanan şiddetli bel ağrısıydı; şiddetli kas ağrısı. Hastalığın yaygın yayılması ve şiddetli seyri, o dönemde Japonya'daki yüksek çevre kirliliğinden ve Japonların özel diyetinden (pirinç ve deniz ürünleri büyük miktarlarda kadmiyum biriktirir) kaynaklanmıştır. Garip bir hastalığa yakalananların günde yaklaşık 600 mikrogram kadmiyum tükettiği bulundu!

Kadmiyum en zehirli maddelerden biri olarak kabul edilmesine rağmen, tıpta da uygulama bulmuştur! Böylece, kalp yetmezliği çeken bir hastanın göğsüne yerleştirilen bir nikel-kadmiyum pil, kalbin mekanik bir uyarıcısına enerji sağlar. Böyle bir pilin rahatlığı, hastanın pili şarj etmek veya değiştirmek için ameliyat masasına uzanmasına gerek olmamasıdır. Kesintisiz pil ömrü için haftada bir kez sadece bir buçuk saat özel magnetize ceket giymek yeterlidir.

Kadmiyum homeopatide, deneysel tıpta kullanılır ve daha yakın zamanlarda yeni antikanser ilaçları oluşturmak için kullanılır.

%50 bizmut, %12,5 kalay, %25 kurşun, %12,5 kadmiyum içeren ahşap alaşımı (Wood's metal), kaynar suda kolayca eritilebilir.Alaşım, 1860 yılında çok ünlü olmayan bir İngiliz mühendis B tarafından icat edildi. Wood (B.Wood).Bu düşük erime noktalı alaşımla ilgili birkaç ilginç gerçek vardır: ilk olarak, Wood alaşımının bileşenlerinin ilk harfleri WAX kısaltmasını oluşturur ve ikinci olarak, buluş sıklıkla yanlışlıkla B.Wood's'a atfedilir. adaşı - sadece sekiz yıl sonra doğan ünlü Amerikalı fizikçi Robert Williams Wood.

Çok uzun zaman önce, periyodik sistemin kırk sekizinci unsuru, Scotland Yard'ın “silahına” girdi: incelenen yüzeyde biriken en ince kadmiyum tabakasının yardımıyla, suçlunun net parmak izlerini hızlı bir şekilde tanımlamak mümkündür. .

Bilim adamları böyle ilginç bir gerçeği ortaya çıkardılar: kırsal alanların atmosferindeki kadmiyum kalay, endüstriyel alanların atmosferinden çok daha fazla korozyon direncine sahiptir. Havadaki kükürtlü veya sülfürik anhidritlerin içeriği artarsa, böyle bir kaplama özellikle hızlı bir şekilde başarısız olur.

1968'de ABD sağlık yetkililerinden biri (Dr. Carroll), kardiyovasküler hastalıklardan kaynaklanan ölüm oranları ile atmosferdeki kadmiyum içeriği arasında doğrudan bir ilişki keşfetti. 28 şehrin verilerini analiz ederek bu sonuçlara vardı. Bunlardan dördünde - New York, Chicago, Philadelphia ve Indianapolis - havadaki kadmiyum içeriği diğer şehirlerden önemli ölçüde yüksekti; kalp hastalığına bağlı ölümlerin oranı da daha yüksekti.

Atmosfere, suya ve toprağa (işletmelerdeki filtreler ve temizleyiciler, bu tür işletmelerden konut ve ekin alanlarının kaldırılması) kadmiyum emisyonlarını sınırlamak için "standart" önlemlere ek olarak, bilim adamları da yeni - umut verici olanlar geliştiriyorlar. Böylece Amerikalı bilim adamları, Mississippi Nehri'nin körfezine su sümbülü diktiler ve onların yardımıyla suyu kadmiyum ve cıva gibi istenmeyen elementlerden arındırmanın mümkün olacağına inanıyorlardı.

Öykü

Tarih, çeşitli kontroller, incelemeler ve revizyonlar sırasında yapılan birçok "keşif" biliyor. Bununla birlikte, bu tür buluntular doğada bilimsel olmaktan çok suçtur. Ve yine de böyle bir durum vardı ki, başlamış olan revizyon sonunda yeni bir kimyasal elementin keşfine yol açtı. 19. yüzyılın başında Almanya'da oldu. Bölge doktoru R. Rolov, denetim sırasında bölgesinin eczanelerini kontrol etti - Magdeburg yakınlarındaki birkaç eczanede - görünümü şüphe uyandıran çinko oksit keşfetti ve içindeki arsenik içeriğini önerdi. Varsayımlarını doğrulamak için Rolov, ele geçirilen ilacı asit içinde çözdü ve arsenik sülfüre benzer şekilde sarı bir çökeltinin çökelmesine yol açan bir hidrojen sülfür çözeltisinden geçirdi. Tüm şüpheli ilaçlar - merhemler, tozlar, emülsiyonlar, tozlar - hemen satıştan çekildi. Böyle bir hareket, Rolov tarafından reddedilen tüm ilaçları üreten Schenebek'teki fabrikanın sahibini öfkelendirdi. Bu işadamı - Mesleği kimyager olan Herman, malları kendi incelemesini yaptı. Arsenik tespiti için o zamanlar bilinen tüm deney cephaneliğini denedikten sonra, ürünlerinin bu açıdan saf olduğuna ve denetçinin kafasını karıştıran demirin çinko oksidin sarı rengini verdiğine ikna oldu. Deneylerinin sonuçlarını Rolov'a ve Hannover ülkesinin yetkililerine bildiren Herman, ürününün bağımsız bir incelemesini ve tam bir "rehabilitasyonunu" talep etti. Sonuç olarak, Göttingen Üniversitesi Kimya Bölümü'ne başkanlık eden ve aynı zamanda tüm Hanover eczanelerinin Genel Müfettişliği görevini yürüten Profesör Stromeyer'in görüşünün alınmasına karar verildi. Doğal olarak, Stromeyer sadece çinko oksidi değil, aynı zamanda Shenebek fabrikasından bu oksidin elde edildiği çinko karbonat da dahil olmak üzere diğer çinko preparatlarını da doğrulamak için gönderildi. Friedrich Stromeyer çinko karbonat ZnCO3'ü kalsine ederek oksit elde etti, ancak olması gerektiği gibi beyaz değil, sarımsı. Daha fazla araştırma sonucunda, ilaçların Rolov'un önerdiği gibi arsenik veya Almanların düşündüğü gibi demir içermediği ortaya çıktı. Olağandışı rengin nedeni, tamamen farklı bir metaldi - daha önce bilinmeyen ve özellikleri çinkoya çok benzer. Tek fark, hidroksitinin Zn (OH) 2'den farklı olarak amfoterik olmaması, ancak belirgin temel özelliklere sahip olmasıydı. Stromeyer, yeni elementin çinko ile güçlü benzerliğine işaret ederek yeni metal kadmiyum adını verdi - Yunanca καδμεια (kadmeia) kelimesi uzun zamandır çinko cevherlerini (örneğin, smithsonite ZnCO3) ve çinko oksiti ifade ediyor. Buna karşılık, bu kelime, efsaneye göre, çinko taşı bulan ve bakıra (cevherden eritildiğinde) altın rengi verme yeteneğini keşfeden Fenike Cadmus'un adından gelir. Eski Yunan efsanelerine göre, başka bir Cadmus vardı - Ejderhayı yenen ve Cadmeus kalesini onun tarafından mağlup edilen düşmanın topraklarında inşa eden bir kahraman, daha sonra yedi kapılı büyük Thebes şehrinin etrafında büyüdü. Sami dillerinde "kadmos", "doğu" anlamına gelir; bu, mineralin adını, herhangi bir doğu ülkesinden veya vilayetinden çıkarıldığı veya ihraç edildiği yerlerden belki de alır. 1818'de Friedrich Stromeyer, özelliklerini zaten iyi çalıştığı yeni bir metalin ayrıntılı bir tanımını yayınladı. Serbest biçiminde, yeni element beyaz bir metaldi, yumuşak ve çok güçlü değildi, üstte kahverengimsi bir oksit filmle kaplandı. Çok yakında, sıklıkla olduğu gibi, Strohmeyer'in kadmiyum keşfindeki önceliği sorgulanmaya başlandı, ancak tüm iddialar kısa sürede reddedildi. Bir süre sonra, başka bir Alman kimyager Kersten, Silezya çinko cevherinde yeni bir element buldu ve ona mellin adını verdi (Latince mellinus'tan, "ayva gibi sarı"). Bu ismin nedeni, hidrojen sülfürün etkisi altında oluşan çökeltinin rengiydi. Kersten'in üzüntüsü için, Mellin'in Stromeyer'in Kadmiyumu olduğu ortaya çıktı. Daha sonra, kırk sekizinci element için başka isimler önerildi: 1821'de John, yeni elemente "klaprotium" adını vermeyi önerdi - ünlü kimyager Martin Klaproth'un onuruna - uranyum, zirkonyum ve titanyumun kaşifi ve Gilbert "junonium" - 1804 Juno'da keşfedilen asteroitten sonra. Ancak Klaproth'un bilimdeki değeri ne kadar büyük olursa olsun, adı kimyasal elementler listesinde bir yer edinmeye mahkum değildi: kadmiyum kadmiyum olarak kaldı. Doğru, 19. yüzyılın ilk yarısının Rus kimya literatüründe kadmiyuma genellikle kadmiyum deniyordu.

doğada olmak

Kadmiyum tipik olarak nadir ve oldukça dağınık bir elementtir, yerkabuğundaki (clarke) bu metalin ortalama içeriği ağırlıkça yaklaşık %1,3 %10-5 veya 1,6 %10-5 olarak tahmin edilmektedir, litosferdeki kadmiyumun yaklaşık 130 mg/t. Gezegenimizin bağırsaklarında o kadar az kadmiyum var ki, nadir görülen germanyum bile 25 kat daha fazla! Kadmiyum ve diğer nadir metaller için yaklaşık olarak aynı oranlar: berilyum, sezyum, skandiyum ve indiyum. Kadmiyum bol miktarda antimona yakındır (%2-10-5) ve cıvadan iki kat daha yaygındır (%8-10-6).

Kırk sekizinci element, çinko (kadmiyum birçok mineralde ve her zaman çinko minerallerinde izomorfik bir safsızlık olarak bulunur) ve diğer kalkofilik elementler, yani doğal sülfit oluşumuna eğilimli kimyasal elementler ile birlikte sıcak yeraltı suyunda göç ile karakterize edilir, selenitler, tellürler, sülfosaltlar ve bazen doğal halde bulunur. Ek olarak, kırk sekizinci element hidrotermal tortularda yoğunlaşmıştır. Volkanik kayalar, kadmiyum açısından oldukça zengindir ve kg başına 0,2 mg'a kadar kadmiyum içerir; tortul kayaçlar arasında kil, kırk sekizinci elementte en zengin olanıdır - 0,3 mg / kg'a kadar (karşılaştırma için, kireçtaşları kadmiyum 0,035 mg / kg, kumtaşları - 0,03 mg / kg içerir). Topraktaki ortalama kadmiyum içeriği 0.06 mg/kg'dır. Ayrıca, bu nadir metal suda çözünmüş halde (sülfat, klorür, kadmiyum nitrat) ve organo-mineral komplekslerinin bir parçası olarak süspansiyon halinde bulunur. Doğal koşullar altında, kırk sekizinci element, demir dışı metal cevherlerinin sızması ve ayrıca su bitkilerinin ve onu biriktirebilen organizmaların ayrışmasının bir sonucu olarak yeraltı suyuna girer. 20. yüzyılın başlarından bu yana, doğal suların kadmiyum ile antropojenik kontaminasyonu, kadmiyumun suya ve toprağa girişinde baskın faktör haline gelmiştir. Sudaki kadmiyum içeriği, ortamın pH'ından (alkali bir ortamda, kadmiyum hidroksit şeklinde çöker) ve ayrıca sorpsiyon işlemlerinden önemli ölçüde etkilenir. Aynı antropojenik nedenden dolayı, havada da kadmiyum bulunur. Kırsal alanlarda, havadaki kadmiyum içeriği 0.1-5.0 ng / m3 (1 ng veya 1 nanogram = 10-9 gram), şehirlerde - 2-15 ng / m3, endüstriyel alanlarda - 15 ila 150 ng arasındadır. /m3. Kadmiyum, termik santrallerde yakılan birçok kömürün bu elementi içermesi nedeniyle esas olarak atmosfere salınır. Havadan biriken kadmiyum suya ve toprağa girer. Topraktaki kadmiyum içeriğindeki artış, mineral gübrelerin kullanılmasıyla kolaylaştırılır, çünkü hemen hemen hepsi bu metalin küçük safsızlıklarını içerir. Kadmiyum su ve topraktan bitkilere ve canlı organizmalara girer ve besin zinciri boyunca insanlara "sağlanabilir".

Kadmiyumun kendi mineralleri vardır: howliite, otavite CdCO3, montemponit CdO (%87.5 Cd içerir), greenockite CdS (%77.8 Cd), ksantokroit CdS(H2O)x (%77.2 Cd) kadmoselit CdSe (%47 Cd ). Bununla birlikte, kendi tortularını oluşturmazlar, ancak kırk sekizinci elementin endüstriyel üretiminin ana kaynağı olan çinko, bakır, kurşun ve polimetalik cevherlerde (50'den fazla) safsızlıklar olarak bulunurlar. Ayrıca, ana rol, kadmiyum konsantrasyonunun %0.01 ila %5 (sfalerit ZnS'de) arasında değiştiği çinko cevherleri tarafından oynanır. Çoğu durumda, sfalerit içindeki kadmiyum içeriği %0,4 - 0,6'yı geçmez. Kadmiyum ayrıca galende (%0,005 - %0,02), stannitte (%0,003 - %0,2), piritte (%0,02'ye kadar), kalkopiritte (%0,006 - %0,12) birikir, ancak bu sülfürlerden kadmiyum genellikle geri alınmaz.

Kadmiyum bitkilerde (çoğunlukla mantarlarda) ve canlı organizmalarda (özellikle suda) birikebilir, bu nedenle kadmiyum deniz tortul kayaçlarında - şeyllerde (Mansfeld, Almanya) bulunabilir. Toplam dünya kadmiyum kaynaklarının 20 milyon ton, endüstriyel - 600 bin ton olduğu tahmin edilmektedir.

Başvuru

Kırk sekizinci elementin ana tüketicisi, kimyasal akım kaynaklarının üretimidir: nikel-kadmiyum ve gümüş-kadmiyum piller, yedek pillerdeki kurşun-kadmiyum ve cıva-kadmiyum hücreleri, normal Weston hücreleri. Endüstride kullanılan kadmiyum nikel piller (AKN), diğer kimyasal akım kaynakları arasında en popüler olanlardan biridir. Bu tür pillerin negatif plakaları aktif madde olarak sünger kadmiyumlu demir ağlardan yapılmıştır ve pozitif plakalar nikel oksit ile kaplanmıştır. Elektrolit, kostik potas (potasyum hidroksit) çözeltisidir. Nikel-kadmiyum alkalin piller, kurşun asit pillerden daha güvenilirdir. Kadmiyum kullanan kimyasal akım kaynakları, uzun hizmet ömrü, kararlı çalışma ve yüksek elektriksel özellikler ile ayırt edilir. Ayrıca bu pillerin şarj edilmesi bir saatten az sürer! Bununla birlikte, AKN, tam bir ön deşarj olmadan yeniden şarj edilemez ve bu durumda, elbette, metal hidrit pillerden daha düşüktürler.

Kadmiyumun bir başka geniş uygulama alanı, metaller üzerine koruyucu antikorozif kaplamaların uygulanmasıdır (kadmiyum kaplama). Kadmiyum kaplama, demir ve çelik ürünleri atmosferik korozyondan güvenilir bir şekilde korur. Geçmişte, kadmiyum kaplama metalin erimiş kadmiyum içine daldırılmasıyla yapılırdı, modern süreç sadece elektroliz ile gerçekleştirilir. Kadmiyum kaplama, uçakların, gemilerin en kritik parçalarının yanı sıra tropikal iklimlerde çalışmak üzere tasarlanmış parça ve mekanizmalara uygulanır. Çinko ve kadmiyumun bazı özelliklerinin benzer olduğu bilinmektedir, ancak kadmiyum kaplamanın galvaniz kaplamaya göre bazı avantajları vardır: birincisi, korozyona karşı daha dirençlidir ve ikincisi, onu eşit ve pürüzsüz hale getirmek daha kolaydır. Ayrıca çinkonun aksine kadmiyum alkali ortamda stabildir. Kadmiyum kalay oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak kırk sekizinci elementin kaplamasının kullanılmasının kesinlikle yasak olduğu bir alan vardır - bu gıda endüstrisidir. Bu, kadmiyumun yüksek toksisitesinden kaynaklanmaktadır. Belli bir noktaya kadar, kadmiyum kaplamaların yayılması başka bir nedenden dolayı da sınırlıydı - kadmiyum bir çelik parçaya elektrolitik olarak uygulandığında, elektrolitte bulunan hidrojen metale nüfuz edebilir ve bilindiği gibi bu element, hidrojen gevrekleşmesine neden olur. yük altında metalin beklenmedik şekilde tahrip olmasına yol açan yüksek mukavemetli çelikler. Sorun, SSCB Bilimler Akademisi Fiziksel Kimya Enstitüsü'nden Sovyet bilim adamları tarafından çözüldü. İhmal edilebilir bir titanyum ilavesinin (bin kadmiyum atomu başına bir titanyum atomu), kadmiyum kaplı çelik parçayı hidrojen gevrekleşmesi oluşumundan koruduğu ortaya çıktı, çünkü titanyum kaplama işlemi sırasında çelikten tüm hidrojeni emer.

Dünya kadmiyum üretiminin yaklaşık onda biri alaşım üretimine harcanmaktadır. Düşük erime noktası, düşük erime noktalı alaşımlarda kadmiyumun yaygın olarak kullanılmasının nedenlerinden biridir. Örneğin, kırk sekizinci elementin% 12,5'ini içeren Wood alaşımıdır. Bu tür alaşımlar, otomatik yangın söndürme sistemlerinde, camı metalle lehimlemek için ince ve karmaşık dökümler elde etmek için bir malzeme olarak lehim olarak kullanılır. Kırk sekizinci elementi içeren lehimler, sıcaklık dalgalanmalarına karşı oldukça dirençlidir. Kadmiyum alaşımlarının bir diğer ayırt edici özelliği, yüksek sürtünme önleyici özellikleridir. Bu nedenle otomobil, uçak ve deniz motorlarında çalışan rulmanların imalatında %99 kadmiyum ve %1 nikel içeren bir alaşım kullanılmaktadır. Kadmiyum, yağlayıcılarda bulunan organik asitler de dahil olmak üzere asitlere karşı yeterince dirençli olmadığından, kadmiyum bazlı yatak alaşımları indiyum ile kaplanır. Küçük kadmiyum ilaveleri (%1'den az) ile bakır alaşımı, elektrik taşıma hatlarında daha fazla aşınmaya dayanıklı teller yapmayı mümkün kılar. Bu tür ihmal edilebilir kadmiyum ilaveleri, pratik olarak elektriksel özelliklerini kötüleştirmeden bakırın mukavemetini ve sertliğini önemli ölçüde artırabilir. Kadmiyum amalgam (cıva içinde bir kadmiyum çözeltisi) diş dolgularının üretimi için diş teknolojisinde kullanılır.

XX yüzyılın kırklarında, kadmiyum yeni bir rol aldı - ondan nükleer reaktörlerin kontrol ve acil durum çubuklarını yapmaya başladılar. Kırk sekizinci elementin hızla stratejik bir malzeme haline gelmesinin nedeni, termal nötronları çok iyi emmesiydi. Ancak "atomik çağın" başlangıcındaki ilk reaktörler yalnızca termal nötronlar üzerinde çalıştı. Ancak daha sonra hızlı nötron reaktörlerinin hem enerji hem de nükleer yakıt elde etmek için daha umut verici olduğu ortaya çıktı - 239Pu ve kadmiyum hızlı nötronlara karşı güçsüz, onları geciktirmiyor. Ancak, termal nötron reaktörlerinin olduğu günlerde bile, kadmiyum baskın rolünü kaybederek yerini bor ve bileşiklerine bıraktı.

Kadmiyumun yaklaşık %20'si (bileşikler halinde) inorganik boyaların üretimi için kullanılır. Kadmiyum sülfür CdS, daha önce kadmiyum sarısı olarak adlandırılan önemli bir mineral boyadır. Daha 20. yüzyılın başlarında, kadmiyum sarısının limon sarısından turuncuya kadar altı renkte elde edilebileceği biliniyordu. Ortaya çıkan boyalar, zayıf alkalilere ve asitlere karşı dirençlidir ve hidrojen sülfüre karşı tamamen duyarsızdır. CdS bazlı boyalar birçok alanda kullanıldı - boyama, baskı, porselen boyama, binek araçlarını kapladılar ve lokomotif dumanından korudular. Tekstil ve sabun endüstrilerinde kadmiyum sülfür içeren boyalar kullanılmıştır. Bununla birlikte, şu anda, oldukça pahalı kadmiyum sülfür genellikle daha ucuz boyalarla değiştirilir - kadmopon (kadmiyum sülfit ve baryum sülfat karışımı) ve çinko-kadmiyum litopon (kadmopon gibi bileşim, artı çinko sülfür). Kırk sekizinci elementin başka bir bileşiği - kadmiyum selenit CdSe - kırmızı boya olarak kullanılır. Bununla birlikte, sadece boya üretiminde değil, kırk sekizinci elementin bileşikleri de uygulamalarını bulmuştur - örneğin kadmiyum sülfür, verimliliği yaklaşık% 10-16 olan film güneş pillerinin üretimi için de kullanılır. Ayrıca CdS, yarı iletken malzemelerin ve fosforların bir bileşeni olarak kullanılan oldukça iyi bir termoelektrik malzemedir. Bazen kriyojenik teknolojide kadmiyum kullanılır, bu da maksimum termal iletkenliği (diğer metallere göre) mutlak sıfıra yakındır.

Üretme

Kırk sekizinci elementin ana "tedarikçileri" çinko, bakır-çinko ve kurşun-çinko cevherlerinin işlenmesinin yan ürünleridir. Kadmiyumun kendi minerallerine gelince, kırk sekizinci elementi elde etmekle ilgilenen tek kişi, "kadmiyum blende" olarak adlandırılan greenockite CdS'dir. Greenockite, çinko cevherlerinin geliştirilmesi sırasında faerit ile birlikte çıkarılır. Geri dönüşüm işlemi sırasında, kadmiyum işlemin yan ürünlerinde birikir ve daha sonra geri kazanılır. Polimetalik cevherlerin işlenmesinde, daha önce bahsedildiği gibi, kadmiyum çinko üretiminin bir yan ürünüdür. Bunlar, % 2 ila 12 Cd içeren bakır-kadmiyum kekleri (çinko sülfat ZnSO4'ün çinko tozunun etkisiyle temizleme çözeltilerinin bir sonucu olarak elde edilen metal çökeltiler) veya poussier'lerdir (çinko damıtma üretimi sırasında oluşan uçucu fraksiyonlar). ), %0,7 ila %1.1 kadmiyum içerir. Kırk sekizinci elementteki en zengin, çinkonun saflaştırılması sırasında elde edilen konsantrelerdir,% 40'a kadar kadmiyum içerebilirler. Bakır-kadmiyum keklerinden ve kırk sekizinci elementin yüksek içeriğine sahip diğer ürünlerden, genellikle eşzamanlı hava havalandırmasıyla sülfürik asit H2SO4 ile süzülür. Proses, oksitleyici bir ajan - manganez cevheri veya elektroliz banyolarından geri dönüştürülmüş manganez çamuru varlığında gerçekleştirilir.

Ek olarak, kadmiyum kurşun ve bakır izabe tesislerinden gelen tozdan geri kazanılır (sırasıyla %0,5 ila %5 ve %0,2 ila 0,5 arasında kadmiyum içerebilir). Bu gibi durumlarda, toz genellikle konsantre H2SO4 sülfürik asit ile işlenir ve ardından ortaya çıkan kadmiyum sülfat su ile süzülür. Kadmiyum sünger, çinko tozunun etkisiyle elde edilen kadmiyum sülfat çözeltisinden çökeltilir, ardından sülfürik asit içinde çözülür ve çözelti, sodyum karbonat Na2CO3 veya çinko oksit ZnO'nun etkisiyle safsızlıklardan arındırılır, ayrıca kullanılması da mümkündür. iyon değiştirme yöntemleri. Kadmiyum metali, alüminyum katotlar üzerinde elektroliz veya santrifüjlü ayırıcı reaktörler kullanılarak çinko indirgeme (kadmiyum oksit CdO'nun CdSO4 çözeltilerinden çinko ile yer değiştirmesi) ile izole edilir. Kadmiyum metalinin rafine edilmesi genellikle metalin bir alkali tabakası (çinko ve kurşunu çıkarmak için) altında eritilmesinden oluşurken Na2C03 kullanılabilir; eriyiğin alüminyum (nikelin uzaklaştırılması için) ve amonyum klorür NH4Cl (talyumun uzaklaştırılması için) ile işlenmesi. Daha yüksek saflıkta kadmiyum, iyon değişimi veya ekstraksiyon kullanılarak gerçekleştirilen elektrolitin ara saflaştırılmasıyla elektrolitik arıtma ile elde edilir; metalin düzeltilmesi (genellikle düşük basınç altında), bölge eritme veya diğer kristalleştirme yöntemleri. Yukarıdaki saflaştırma yöntemlerini birleştirerek, ana safsızlıkların (çinko, bakır ve diğerleri) içeriği ağırlıkça sadece %10-5 olan metalik kadmiyum elde etmek mümkündür. Ek olarak, kırk sekizinci elementin saflaştırılması için sıvı kadmiyum içinde elektrotransfer, bir sodyum hidroksit NaOH eriyiği içinde elektro rafinasyon ve amalgam elektrolizi yöntemleri kullanılabilir. Bölge erimesi elektrotransfer ile birleştirildiğinde, saflaştırma ile birlikte kadmiyum izotoplarının ayrılması meydana gelebilir.

Dünya kadmiyum üretimi büyük ölçüde çinko üretiminin ölçeği ile ilgilidir ve son on yılda önemli ölçüde artmıştır - 2006 verilerine göre dünyada yaklaşık 21 bin ton kadmiyum üretilirken, 1980'de bu rakam sadece 15 bin ton idi. . Kırk sekizinci elementin tüketimindeki büyüme şu anda devam ediyor. Bu metalin ana üreticileri Asya ülkeleridir: Çin, Japonya, Kore, Kazakistan. Toplam üretimin 12 bin tonunu oluşturuyorlar. Rusya, Kanada ve Meksika da önemli kadmiyum üreticileri olarak kabul edilebilir. Kadmiyumun seri üretiminin Asya'ya kayması, Avrupa'da kırk sekizinci elementin kullanımında bir azalma olması ve Asya bölgesinde, aksine, nikel-kadmiyum elementlerine olan talebin azalmasından kaynaklanmaktadır. bu da birçoklarını üretimi Asya ülkelerine transfer etmeye zorluyor.

Fiziksel özellikler

Kadmiyum, yeni kesildiğinde mavi renkte parıldayan, ancak koruyucu oksit film oluşumu nedeniyle havada kararan gümüşi beyaz bir metaldir. Kadmiyum oldukça yumuşak bir metaldir - kalaydan daha serttir, ancak çinkodan daha yumuşaktır, bıçakla kesmek oldukça mümkündür. Yumuşaklık ile birlikte kırk sekizinci element, endüstri için dövülebilirlik ve süneklik gibi önemli niteliklere sahiptir - mükemmel bir şekilde tabakalar halinde yuvarlanır ve tel haline getirilir ve sorunsuz bir şekilde parlatılabilir. Kadmiyum 80 °C'nin üzerinde ısıtıldığında elastikiyetini ve o kadar çok kaybeder ki, kolayca toz haline getirilebilir. Brinell'e göre (tavlanmış bir numune için) 200-275 MPa'ya göre, Mohs'a göre kadmiyumun sertliği ikiye eşittir. Çekme mukavemeti 64 MN/m2 veya 6,4 kgf/mm2, bağıl uzama %50 (20 °C'de), akma mukavemeti 9,8 MPa.

Kadmiyum, periyotları olan altıgen, sıkı paketlenmiş bir kristal kafese sahiptir: a = 0,296 nm, c = 0,563 nm, c/a oranı = 1,882, z = 2, kristal kafes enerjisi 116 μJ/kmol. Uzay grubu С6/mmm, atom yarıçapı 0.156 nm, iyonik yarıçap Cd2+ 0.099 nm, atom hacmi 13.01~10-6 m3/mol. Saf kadmiyumdan yapılmış bir çubuk büküldüğünde, kalay gibi zayıf bir çatlak ("kalay çığlığı") yayar - bu, birbirine sürtünen metal mikro kristalleridir, ancak metaldeki herhangi bir kirlilik bu etkiyi yok eder. Genel olarak fiziksel, kimyasal ve farmakolojik özellikleri bakımından kadmiyum, çinko ve cıva ile en çok benzerlik gösteren ağır metaller grubuna girer.

Kırk sekizinci elementin (321.1 °C) erime noktası oldukça düşüktür ve kurşun (327.4 °C) veya talyumun (303.6 °C) erime noktaları ile karşılaştırılabilir. Bununla birlikte, bir dizi özellikte benzer metallerin erime noktalarından farklıdır - çinkodan (419,5 ° C) daha düşük, ancak kalaydan (231.9 ° C) daha yüksektir. Kadmiyumun kaynama noktası da düşüktür - sadece 770 ° C, ki bu oldukça ilginçtir - kurşun, diğer birçok metal gibi, erime ve kaynama noktaları arasında büyük bir farka sahiptir. Örneğin kurşunun kaynama noktası (1745°C) erime noktasından 5 kat daha fazladır ve kaynama noktası 2620°C olan kalay erime noktasından 11 kat daha fazladır! Aynı zamanda çinko, kadmiyuma benzer şekilde 419,5 °C erime noktasında sadece 960 °C kaynama noktasına sahiptir. Kadmiyum için termal genleşme katsayısı 29,8 10-6'dır (25 °C'de). 0.519 K'nin altında kadmiyum süper iletken olur. Kırk sekizinci elemanın 0 ° C'deki ısıl iletkenliği 97,55 W / (m K) veya 0,233 cal / (cm sn ° C'dir). Kadmiyumun özgül ısı kapasitesi (25°C'de) 225.02 J/(kg K) veya 0.055 cal/(g°C)'dir. 0 °C ila 100 °C arasındaki sıcaklık aralığında kırk sekizinci elemanın elektrik direncinin sıcaklık katsayısı 4,3 10-3'tür, kırk sekizinci elemanın (20 °C'lik bir sıcaklıkta) özgül elektrik direnci 7,4 10-8 ohm m (7,4 10-6 ohm cm). Kadmiyum diyamanyetiktir, manyetik duyarlılığı -0.176.10-9'dur (20 °C sıcaklıkta). Standart elektrot potansiyeli -0.403 V'dir. Kadmiyumun elektronegatifliği 1,7'dir. Termal nötronların yakalanmasının etkin kesiti 2450-2900-10 ~ 28 m2'dir. Elektronların çalışma fonksiyonu = 4,1 eV.

Kırk sekizinci elementin yoğunluğu (oda sıcaklığında) 8.65 g/cm3'tür, bu da kadmiyumu ağır metal olarak sınıflandırmayı mümkün kılar. N. Reimers'ın sınıflandırmasına göre, yoğunluğu 8 g/cm3'ten fazla olan metaller ağır kabul edilmelidir. Bu nedenle ağır metaller arasında Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg bulunur. Ve kadmiyum kurşundan (yoğunluk 11.34 g/cm3) veya cıvadan (13.546 g/cm3) daha hafif olmasına rağmen, kalaydan (7.31 g/cm3) daha ağırdır.

Kimyasal özellikler

Kimyasal bileşiklerde, kadmiyum her zaman değerlik 2 sergiler (dış elektron tabakası 5s2'nin konfigürasyonu) - gerçek şu ki, ikinci grubun ikincil alt grubunun (çinko, kadmiyum, cıva) elementlerinin atomları, elementlerin atomları gibi bakır alt grubunun, ikinci dış elektronik katmanın bir d-alt seviyesine sahip olması tamamen doldurulur. Bununla birlikte, çinko alt grubunun elemanları için, bu alt seviye zaten oldukça kararlıdır ve ondan elektronların çıkarılması çok büyük bir enerji harcaması gerektirir. Çinko alt grubunun elementlerini bakır alt grubunun elementlerine yaklaştıran bir başka karakteristik özelliği de kompleks oluşum eğilimleridir.

Daha önce de belirtildiği gibi, kırk sekizinci element, çinko ve cıva ile periyodik sistemin aynı grubunda yer alır ve aralarında bir ara pozisyon işgal eder, bu nedenle tüm bu elementlerin bir takım kimyasal özellikleri benzerdir. Örneğin, bu metallerin oksitleri ve sülfürleri suda pratik olarak çözünmezler.

Kuru havada, kadmiyum stabildir, ancak nemli havada, metal yüzeyinde yavaşça ince bir CdO oksit filmi oluşur ve metali daha fazla oksidasyondan korur. Güçlü akkorluk ile kadmiyum yanar, ayrıca kadmiyum okside dönüşür - açık kahverengiden koyu kahverengiye kadar kristal bir toz (renk gamındaki fark kısmen parçacık boyutundan kaynaklanır, ancak daha büyük ölçüde kristal kafes kusurlarının sonucudur) ), CdO yoğunluğu 8,15 g/cm3; 900 °C'nin üzerinde kadmiyum oksit uçucudur ve 1570 °C'de tamamen süblimleşir. Kadmiyum buharları, hidrojeni serbest bırakmak için su buharı ile reaksiyona girer.

Asitler, bu metalin tuzlarını oluşturmak için kadmiyum ile reaksiyona girer. Nitrik asit HNO3, kırk sekizinci elementi kolayca çözer, nitrik oksit salınır ve nitrat oluşur, bu da hidrat Cd (NO3) 2 4H2O'yu verir. Diğer asitlerden - hidroklorik ve seyreltik sülfürik - kadmiyum yavaş yavaş hidrojenin yerini alır, bu, voltaj serisinde kırk sekizinci elementin çinkodan daha ileri, ancak hidrojenin önünde olduğu gerçeğiyle açıklanır. Kadmiyum çinkonun aksine alkali çözeltilerle etkileşime girmez. Kadmiyum, konsantre çözeltilerdeki amonyum nitrat NH4NO3'ü amonyum nitrit NH4NO2'ye indirger. Erime noktasının üzerinde, kadmiyum doğrudan halojenlerle birleşerek renksiz bileşikler - kadmiyum halojenürler oluşturur. CdCl2, CdBr2 ve CdI2 suda çok kolay çözünür (20 °C'de kütlece %53.2), kadmiyum florür CdF2'nin (20 °C'de kütlece %4.06) çözünmesi çok daha zordur ve etanolde tamamen çözünmez. Florun bir metal veya hidrojen florürün kadmiyum karbonat üzerindeki etkisiyle elde edilebilir. Kadmiyum klorür, kadmiyumun konsantre hidroklorik asit ile reaksiyona sokulmasıyla veya metalin 500°C'de klorlanmasıyla elde edilir. Kadmiyum bromür, metal bromlama veya hidrojen bromürün kadmiyum karbonat üzerindeki etkisiyle elde edilir. Kadmiyum, ısıtıldığında kükürt ile reaksiyona girerek CdS sülfit (limon sarısı ila turuncu kırmızı), suda çözünmez ve seyreltik asitler oluşturur. Kadmiyum fosfor ve arsenik ile kaynaştığında, sırasıyla antimon - kadmiyum antimonit ile Cd3P2 ve CdAs2 bileşimlerinin fosfitleri ve arsenitleri oluşur. Kadmiyum hidrojen, nitrojen, karbon, silikon ve bor ile reaksiyona girmez. Isıtıldığında kolayca ayrışan CdH2 hidrit ve Cd3N2 nitrür dolaylı olarak elde edilmiştir.

Kadmiyum tuzlarının çözeltileri hidroliz nedeniyle asidiktir, kostik alkaliler onlardan beyaz hidroksit Cd (OH) 2'yi çökeltir. Çok konsantre alkali çözeltilerin etkisi altında, Na2 gibi hidroksokadmatlara dönüştürülür. Kadmiyum hidroksit, çözünür kompleksler oluşturmak için amonyak ile reaksiyona girer:

Cd(OH)2 + 6NH3 H2O → (OH)2 + 6H2O

Ek olarak, Cd(OH)2, alkali siyanürlerin etkisi altında çözeltiye girer. 170°C'nin üzerinde CdO'ya ayrışır. Kadmiyum hidroksitin sulu bir çözelti içinde hidrojen peroksit ile etkileşimi, çeşitli bileşimlerde peroksitlerin oluşumuna yol açar.

Kadmiyum

KADMİYUM-İ; m.[lat. Yunanca kadmiyum. kadmeia - çinko cevheri]

1. Kimyasal element (Cd), çinko cevherlerinde (nükleer endüstride kullanılan birçok eriyebilir alaşımın bir parçası) bulunan gümüşi beyaz yumuşak, dövülebilir bir metaldir.

2. Farklı tonlarda yapay sarı boya.

◁ Kadmiyum, th, th. K alaşımları. K. sarı(boya).

kadmiyum

(lat. Kadmiyum), periyodik sistemin II. grubunun kimyasal bir elementidir. Adı, Yunanca kadméia, çinko cevherinden gelmektedir. Mavimsi bir renk tonu ile gümüşi metal, yumuşak ve eriyebilir; yoğunluk 8.65 g / cm3, t pl 321.1ºC. Kurşun-çinko ve bakır cevherlerinin işlenmesi sırasında çıkarılır. Kadmiyum kaplama için, güçlü pillerde, nükleer güçte (reaktörlerin kontrol çubuklarında), pigment elde etmek için kullanılır. Düşük erime noktalı ve diğer alaşımlara dahildir. Kadmiyum sülfürler, selenitler ve tellürler yarı iletken malzemelerdir. Birçok kadmiyum bileşiği zehirlidir.

KADMİYUM

CADMIUM (lat. Kadmiyum), Cd ("kadmiyum" olarak okuyun), atom numarası 48, atom kütlesi 112.41 olan bir kimyasal element.
Doğal kadmiyum sekiz kararlı izotoptan oluşur: 106 Cd (%1.22), 108 Cd (%0.88), 110 Cd (%12.39), 111 Cd (%12.75), 112 Cd (%24.07), 113 Cd (%12.26), 114 Cd (%28.85) ve 116 Cd (%12.75). Periyodik elementler sisteminin IIB grubunda 5. periyotta yer alır. İki dış elektron katmanının konfigürasyonu 4 s 2 p 6 d 10 5s 2 . Oksidasyon durumu +2'dir (değerlik II).
Atomun yarıçapı 0.154 nm, Cd 2+ iyonunun yarıçapı 0.099 nm'dir. Sıralı iyonlaşma enerjileri - 8.99, 16.90, 37.48 eV. Pauling'e göre elektronegatiflik (santimetre. PAULING Linus) 1,69.
keşif geçmişi
Alman profesör F. Stromeyer tarafından keşfedildi (santimetre. STROMEYER Friedrich) 1817'de Magdeburg eczacıları çinko oksit çalışmasında (santimetre.ÇİNKO (kimyasal element)) ZnO'nun arsenik içerdiğinden şüphelenildi (santimetre. ARSENİK). F. Stromeyer, ZnO'dan kahverengi-kahverengi bir oksit izole etti, hidrojenle indirdi (santimetre. HİDROJEN) ve kadmiyum adı verilen gümüşi beyaz bir metal aldı (Yunanca kadmeia - çinko cevherinden).
doğada olmak
Yerkabuğundaki içerik, denizlerin ve okyanusların sularında kütlece % 1,35 %10 - 5, 0,00011 mg / l'dir. Birkaç çok nadir mineral bilinmektedir, örneğin, greenockite GdS, otavite CdCO 3 , monteponite CdO. Kadmiyum polimetalik cevherlerde birikir: sfalerit (santimetre. sfalerit)(%0.01-5), galen (santimetre. GALEN)(%0.02), kalkopirit (santimetre. kalkopirit)(%0.12), pirit (santimetre. PİRİT)(%0.02), fahlore (santimetre. FAIL CEVHERLERİ) ve yatak (santimetre. STANNIN)(%0,2'ye kadar).
Fiş
Kadmiyumun ana kaynakları çinko üretiminin ara ürünleri, kurşun ve bakır izabe tesislerinden gelen tozdur. Hammadde konsantre sülfürik asit ile işlenir ve çözelti içinde CdS04 elde edilir. Cd, çinko tozu kullanılarak bir çözeltiden izole edilir:
CdSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cd
Elde edilen metal, çinko ve kurşun safsızlıklarını gidermek için bir alkali tabakası altında yeniden eritilerek saflaştırılır. Yüksek saflıkta kadmiyum, elektrolitin ara saflaştırılması ile elektrokimyasal arıtma veya bölge eritme yoluyla elde edilir. (santimetre. BÖLGE ERİME).
Fiziksel ve kimyasal özellikler
Kadmiyum, altıgen kafesli gümüşi beyaz yumuşak bir metaldir ( a = 0,2979, ile= 0,5618 nm). Erime noktası 321.1°C, kaynama noktası 766.5°C, yoğunluk 8.65 kg/dm 3. Kadmiyum çubuğu bükülürse, hafif bir çatlak duyulabilir - bunlar birbirine sürtünen metal mikro kristallerdir. Kadmiyumun standart elektrot potansiyeli, bir dizi standart potansiyelde -0.403 V'dir. (santimetre. STANDART KAPASİTE) hidrojenden önce bulunur (santimetre. HİDROJEN).
Kadmiyum kuru bir atmosferde kararlıdır; nemli bir atmosferde yavaş yavaş bir CdO oksit filmi ile kaplanır. Erime noktasının üzerinde, kadmiyum havada yanar ve kahverengi oksit CdO oluşturur:
2Cd + O 2 \u003d 2CdO
Kadmiyum buharları, hidrojen oluşturmak için su buharı ile reaksiyona girer:
Cd + H 2 O \u003d CdO + H 2
Grup IIB komşusu Zn ile karşılaştırıldığında, kadmiyum asitlerle daha yavaş reaksiyona girer:
Сd + 2HCl \u003d CdCl2 + H2
Reaksiyon en kolay nitrik asit ile ilerler:
3Cd + 8HNO 3 \u003d 3Cd (NO 3) 2 + 2NA - + 4H 2 O
Kadmiyum alkalilerle reaksiyona girmez.
Reaksiyonlarda, örneğin konsantre çözeltilerde hafif bir indirgeyici ajan olarak işlev görebilir, amonyum nitratı NH4 NO2 nitrite indirgeyebilir:
NH 4 NO 3 + Cd \u003d NH 4 NO 2 + CdO
Kadmiyum, Cu (II) veya Fe (III) tuzlarının çözeltileri ile oksitlenir:
Cd + CuCl2 \u003d Cu + CdCl2;
2FeCl 3 + Cd \u003d 2FeCl 2 + CdCl 2
Kadmiyum, erime noktasının üzerinde halojenlerle reaksiyona girer. (santimetre. HALOJENLER) halojenürlerin oluşumu ile:
Cd + Cl2 \u003d CdCl2
kükürt ile (santimetre. KÜKÜRT) ve diğer kalkojenler kalkojenitleri oluşturur:
Cd+S=CdS
Kadmiyum hidrojen, nitrojen, karbon, silikon ve bor ile reaksiyona girmez. Cd 3 N 2 nitrür ve CdH 2 hidrit dolaylı olarak elde edilir.
Sulu çözeltilerde, kadmiyum iyonları Cd 2+, 2+ ve 2+ aqua kompleksleri oluşturur.
Kadmiyum hidroksit Cd (OH) 2, bir kadmiyum tuzu çözeltisine alkali eklenerek elde edilir:
СdSO 4 + 2NaOH \u003d Na 2 SO 4 + Cd (OH) 2 Ї
Kadmiyum hidroksit pratik olarak alkalilerde çözünmez, ancak çok konsantre alkali çözeltilerinde uzun süreli kaynama sırasında hidroksit komplekslerinin 2– oluşumu kaydedilmiştir. Böylece amfoterik (santimetre. amfoterisite) kadmiyum oksit CdO ve hidroksit Cd(OH) 2'nin özellikleri, karşılık gelen çinko bileşiklerinden çok daha zayıftır.
Kompleksleşme nedeniyle kadmiyum hidroksit Cd (OH) 2, amonyak NH 3'ün sulu çözeltilerinde kolayca çözünür:
Cd (OH) 2 + 6NH3 \u003d (OH) 2
Başvuru
Üretilen kadmiyumun %40'ı metaller üzerinde korozyon önleyici kaplamalar için kullanılmaktadır. Kadmiyumun %20'si pillerde, normal Weston hücrelerinde kullanılan kadmiyum elektrotlarını yapmak için kullanılır. Kadmiyumun yaklaşık %20'si inorganik renklendiriciler, özel lehimler, yarı iletken malzemeler ve fosforların üretiminde kullanılmaktadır. %10 kadmiyum - mücevher ve eriyebilir alaşımların, plastiklerin bir bileşeni.
fizyolojik eylem
Kadmiyum buharları ve bileşikleri zehirlidir ve kadmiyum vücutta birikebilir. İçme suyunda kadmiyum için MPC 10 mg/m3'tür. Kadmiyum tuzları ile akut zehirlenme belirtileri kusma ve kasılmalardır. Çözünür kadmiyum bileşikleri kana emildikten sonra merkezi sinir sistemini, karaciğeri ve böbrekleri etkiler ve fosfor-kalsiyum metabolizmasını bozar. Kronik zehirlenme anemi ve kemik yıkımına yol açar.

ansiklopedik sözlük. 2009 .

Eş anlamlı:

Diğer sözlüklerde "kadmiyum" un ne olduğunu görün:

- (lat. kadmiyum). Kalay rengine benzeyen dövülebilir bir metal. Rus diline dahil olan yabancı kelimelerin sözlüğü. Chudinov A.N., 1910. Kadmiyum lat. kadmiyum, kadmeia gea'dan, kadmiyum toprağı. Kalay benzeri metal. 25.000 yabancıya açıklama... ... Rus dilinin yabancı kelimeler sözlüğü

KADMİYUM- KADMİYUM, Kadmiyum, kimya. eleman, karakter Cd, atom ağırlığı 112.41, seri numarası 48. Çoğu çinko cevherinde küçük miktarlarda bulunur ve çinko madenciliği sırasında yan ürün olarak elde edilir; ayrıca alınabilir... ... Büyük Tıp Ansiklopedisi

KADMİYUM- bkz. KADMİYUM (Cd). Elektrokaplama kullanan kurşun-çinko ve metal işleme tesisleri başta olmak üzere birçok sanayi kuruluşunun şube sularında bulunur. Fosfatlı gübrelerde bulunur. Sülfürik asit suda çözünür, ... ... Balık Hastalıkları: Bir El Kitabı

Kadmiyum- (Cd) gümüşi beyaz metal. Nükleer enerji mühendisliğinde ve elektrokaplamada kullanılır, alaşımların bir parçasıdır, baskı plakalarının, lehimlerin, kaynak elektrotlarının hazırlanmasında, yarı iletken üretiminde kullanılır; bir bileşendir... Rus işçi koruma ansiklopedisi

- (Kadmiyum), Cd, periyodik sistemin II. grubunun kimyasal elementi, atom numarası 48, atom kütlesi 112.41; metal, mp 321.1 shC. Kadmiyum, metallere korozyon önleyici kaplamalar uygulamak, elektrot yapmak, pigment elde etmek, ... ... Modern Ansiklopedi

- (sembol Cd), periyodik tablonun ikinci grubundan gümüşi beyaz bir metal. İlk olarak 1817'de izole edilmiştir. Greenockite (sülfür formunda) içerir, ancak esas olarak çinko ve kurşunun ekstraksiyonundan bir yan ürün olarak elde edilir. Kolayca dövülür… Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

Cd (Yunanca kadmeia çinko cevheri * a. kadmiyum; n. Kadmiyum; f. kadmiyum; i. kadmio), chem. element II grubu periyodik. Mendeleev'in sistemleri, at.s. 48, at. m.112.41. Doğada 8 kararlı izotop 106Cd (%1.225) 108Cd (%0.875) vardır, ... ... Jeolojik Ansiklopedi

Koca. çinko cevherinde bulunan metal (kimyasal prensiplerden veya ayrıştırılamaz elementlerden biri). Kadmiyum, kadmiyum ile ilgili. K admisty, kadmiyum içerir. Dahl'ın Açıklayıcı Sözlüğü. VE. Dal. 1863 1866 ... Dahl'ın Açıklayıcı Sözlüğü

Kadmiyum- (Kadmiyum), Cd, periyodik sistemin II. grubunun kimyasal elementi, atom numarası 48, atom kütlesi 112.41; metal, erime noktası 321.1°C. Kadmiyum, metallere korozyon önleyici kaplamalar uygulamak, elektrot yapmak, pigment elde etmek, ... ... Resimli Ansiklopedik Sözlük

KADMİYUM- kimya. element, sembol Cd (lat. Kadmiyum), at. n. 48, at. m.112.41; gümüşi beyaz parlak yumuşak metal, yoğunluk 8650 kg/m3, eritme = 320.9°C. Kadmiyum, genellikle çinko ile birlikte cevherlerde bulunan, zehirli, nadir ve eser bir elementtir ... ... Büyük Politeknik Ansiklopedisi

- (lat. Kadmiyum) Cd, periyodik sistemin II. grubunun kimyasal elementi, atom numarası 48, atom kütlesi 112.41. Adı, Yunan kadmeia çinko cevherinden gelmektedir. Mavimsi bir renk tonu ile gümüşi metal, yumuşak ve eriyebilir; yoğunluk 8.65 g/cm³,… … Büyük Ansiklopedik Sözlük

kadmiyum nedir? Çinko, bakır veya kurşun gibi diğer metallerin eritilmesinden elde edilen ağır bir metaldir. Nikel-kadmiyum pillerin üretimi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca sigara dumanı da böyle bir unsur içermektedir. Kadmiyuma sürekli maruz kalmanın bir sonucu olarak, akciğerlerde ve böbreklerde çok ciddi hastalıklar ortaya çıkar. Bu metalin özelliklerini daha ayrıntılı olarak düşünün.

Kadmiyum kapsamı

Bu metalin endüstriyel kullanımının çoğu, metalleri korozyondan koruyan koruyucu kaplamalar içindir. Böyle bir kaplama, deformasyon sırasında soyulmadığı için çinko, nikel veya kalaya göre büyük bir avantaja sahiptir.

Kadmiyum başka ne işe yarar? Dikkat çekici şekilde işlenebilir alaşımlar üretmek için kullanılır. Az miktarda bakır, nikel ve gümüş ilaveli kadmiyum alaşımları, otomobil, uçak ve deniz motorları için yatak imalatında kullanılır.

Kadmiyum başka nerelerde kullanılır?

Kaynakçılar, metalürji uzmanları ve tekstil, elektronik ve pil endüstrileriyle ilişkili işçiler kadmiyum zehirlenmesi riskiyle karşı karşıyadır. Nikel-kadmiyum piller cep telefonlarında ve diğer elektronik cihazlarda kullanılmaktadır. Bu metal aynı zamanda plastik, boya, metal kaplama üretiminde de kullanılmaktadır. Düzenli olarak gübrelenen birçok toprak da bu toksik metali büyük miktarlarda içerebilir.

kadmiyum: özellikler

Kadmiyum ve bileşikleri olarak karakterize edilir, ancak ortamdaki az miktarda elementin kansere neden olduğu kanıtlanmamıştır. Endüstriyel üretimde metal partiküllerin solunması akciğer kanseri gelişimine katkıda bulunur, ancak kontamine yiyecekler yenirse kansere yakalanma riski oluşturmazlar.

Kadmiyum insan vücuduna nasıl girer?

Herkes uzun zamandır sigara dumanının kadmiyum içerdiğini biliyor. Bu ağır metal, sigara içen birinin vücuduna, böyle kötü bir alışkanlığa maruz kalmayan bir kişinin vücudundan iki kat daha fazla miktarda girer. Ancak pasif içicilik zararlı olabilir.

Yüksek düzeyde kadmiyum içeren topraklarda yetişen yapraklı sebzeler, tahıllar ve patatesler tehlikeli olabilir. Deniz yaşamının ve hayvanların karaciğer ve böbrekleri de bu metalin artan içeriği ile ünlüdür.

Birçok endüstriyel işletme, özellikle metalurjik olanlar, atmosfere büyük miktarlarda kadmiyum yayar. Bu tür işletmelerin yakınında yaşayan kişiler otomatik olarak risk grubuna dahil edilir.

Bazı tarım alanları, az miktarda kadmiyum içeren fosfatlı gübreleri aktif olarak kullanır. Bu topraklarda yetişen ürünler insanlar için potansiyel bir tehdit oluşturuyor.

Kadmiyumun insan vücudu üzerindeki etkisi

Böylece kadmiyumun ne olduğunu analiz etmiş olduk. Bu ağır metalin insan vücudu üzerindeki etkisi olumsuz sonuçlara neden olabilir. Herhangi bir canlı organizmada küçük miktarlarda bulunur ve biyolojik rolü henüz tam olarak aydınlatılamamıştır. Genellikle kadmiyum negatif bir işlevle ilişkilendirilir.

Toksik etkisi, protein metabolizmasının bozulmasına ve hücre çekirdeğinin zarar görmesine yol açan kükürt içeren amino asitlerin bloke edilmesine dayanır. Bu ağır metal, kalsiyumun kemiklerden uzaklaştırılmasını teşvik eder ve sinir sistemini etkiler. Böbreklerde ve karaciğerde birikebilir ve vücuttan çok yavaş atılır. Bu süreç onlarca yıl alabilir. Kadmiyum genellikle idrar ve dışkı ile atılır.

Kadmiyum solunması

Bu element, soluma yoluyla sanayi işçilerinin vücuduna girer. Bunu önlemek için etkili koruyucu ekipman kullanın. Bu kuralın ihmal edilmesi üzücü sonuçlara yol açar. Kadmiyum teneffüs ederseniz, böyle bir metalin insan vücudu üzerindeki etkisi şu şekilde kendini gösterir: vücut ısısı yükselir, titreme ve kas ağrısı ortaya çıkar.

Bir süre sonra akciğerlerde hasar oluşur, göğüs ağrısı, nefes darlığı, öksürük. Ağır vakalarda bu durum hastanın ölümüne neden olur. Kadmiyum içeren havanın solunması böbrek hastalığı ve osteoporoz gelişimine katkıda bulunur. Akciğer kanseri riski birkaç kat artar.

Gıda ile kadmiyum alımı

Kadmiyum su ve yiyeceklerde neden tehlikelidir? Kirlenmiş gıdaların ve suyun düzenli kullanımı ile bu metal vücutta birikmeye başlar, bu da olumsuz sonuçlara yol açar: böbrek fonksiyonu bozulur, kemik dokusu zayıflar, karaciğer ve kalp etkilenir ve ağır vakalarda ölüm meydana gelir.

Kadmiyumla kirlenmiş yiyecekleri yemek mide tahrişine, mide bulantısına, karın ağrısına, ishale ve kusmaya neden olabilir. Ayrıca grip benzeri belirtiler ortaya çıkar, gırtlakta şişlik gelişir ve ellerde karıncalanma meydana gelir.

Kadmiyum zehirlenmesinin nedenleri

Ağır metal zehirlenmesi en sık çocuklarda, şeker hastalarında, hamile ve emzikli kadınlarda, sigarayı kötüye kullanan kişilerde görülür. Japonya'da kadmiyum zehirlenmesi, kontamine pirinç yemenin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Bu durumda ilgisizlik gelişir, böbrekler etkilenir, kemikler yumuşar ve deforme olur.

Petrol rafinerilerinin ve metalurji işletmelerinin bulunduğu sanayileşmiş alanlar, oradaki toprağın kadmiyumla kirlenmiş olmasıyla ünlüdür. Bu tür yerlerde bitkisel ürünler yetiştirilirse, ağır metal zehirlenmesinin meydana gelme olasılığı yüksektir.

Element tütünde büyük miktarlarda birikebilir. Hammadde kurutulursa, metal içeriği önemli ölçüde artar. Kadmiyumun vücuda girişi hem aktif haldeyken hem de akciğer kanseri oluşumu sırasında doğrudan dumandaki metalin içeriğine bağlıdır.

Zehirlenme tedavisi

Kadmiyum:

• merkezi sinir sistemine zarar;
• kemiklerde keskin ağrı;
• idrarda protein;
• böbreklerdeki taşlar;
• genital fonksiyon bozukluğu.

Akut zehirlenme meydana gelirse, mağdur sıcak tutulmalı, temiz hava ve huzur sağlanmalıdır. Mideyi yıkadıktan sonra, biraz kabartma tozu eklenmiş ılık süt verilmelidir. Kadmiyum için panzehir yoktur. Metali nötralize etmek için Unitiol, steroidler ve diüretikler kullanılır. Karmaşık tedavi, kadmiyum antagonistlerinin (çinko, demir, selenyum, vitaminler) kullanımını içerir. Doktor, büyük miktarda lif ve pektin içeren genel bir güçlendirici diyet önerebilir.

Olası sonuçlar

Kadmiyum gibi bir metalin insan vücudu üzerinde çok ciddi etkileri vardır ve bu elementle zehirlenme meydana gelirse sonuçları tehlikeli olabilir. Kalsiyumu kemiklerden uzaklaştırarak osteoporoz gelişimine katkıda bulunur. Yetişkinlerde ve çocuklarda omurga bükülmeye ve kemikler deforme olmaya başlar. Çocuklukta, bu tür zehirlenme ensefalopati ve nöropatiye yol açar.

Çözüm

Böylece, kadmiyum gibi ağır bir metali neyin oluşturduğunu analiz ettik. Bu elementin insan vücudu üzerindeki etkisi oldukça ciddidir. Yavaş yavaş vücutta birikerek birçok organın tahribatına yol açar. Kontamine yiyecekleri çok miktarda yerseniz kadmiyumdan bile zehirlenebilirsiniz. Zehirlenmenin sonuçları da oldukça tehlikelidir.

Kadmiyum nereden geliyor? Kadmiyum her zaman çinko ve kurşunun çıkarıldığı cevherlerde ve bazen de bakır cevherinde bulunur. Bu nedenle, kaçınılmaz olarak bu metallerin üretiminin atık ürünlerine dönüşür. Ama atılmazlar, geri dönüştürmeye çalışırlar, çünkü insanın ihtiyaç duyduğu daha birçok unsur vardır. Kadmiyum oranı çok yüksektir - çinko konsantresinin ağırlıkça %0.3-0.5'i ve oradan %95'i seçilir. Aslında, kadmiyum çinko bileşiklerinin çalışmasında keşfedildi. Böyle bir hikaye anlatıyorlar (bkz. "Kimya ve Yaşam", 1970, No. 9). 1817'de Magdeburg'da bir çatışma çıktı: bölge doktoru Rolov, içinde arsenik olduğundan şüphelenerek çinko oksit içeren tüm hazırlıkların satıştan çekilmesini emretti. Eczacılar, merhemde sarımsı bir renk veren demir oksit dışında, müstahzarlarda arsenik bulunmadığına yemin ettiler. Hakem, Göttingen Üniversitesi'nden o zamanlar Baş Eczacılık Müfettişi olan Profesör Friedrich Stromeyer'di. Aslında müstahzardan sarımsı bir bileşik ayırmayı başardı. Bununla birlikte, arsenik veya demir ile ilgisi yoktu, ancak yeni bir elementin oksidi olduğu ortaya çıktı. 1817 sonbaharında, meslektaşlarıyla yaptığı konuşmalarda Strohmeyer, aşağıdaki açıklamayı yapan kadmiyum adını verdi. Zeus tarafından çalınan kız kardeşi Avrupa'yı aramak için Boeotia'ya gelen efsanevi Fenike prensi Cadmus, orada Cadmeus kalesini inşa etti. Sonra antik Yunan Thebaileri onun etrafında büyüdü. Antik çağda, bu şehrin yakınında "Cadmean toprağı" veya kadmea adı verilen özel bir çinko bileşikleri karışımı bulundu. Stromeyer bu ismi kullandı.

Rolov ayrıca kısa süre sonra şüpheli safsızlığın arsenik değil, yeni bir metalin bileşimi olduğuna ikna oldu. Ancak makalesi “ Günlük kürk der praktischen Heilkunde”, ertelendi ve kimyagerler arasında Stromeyer'in keşfini zaten bildikleri Nisan 1818'de çıktı.

Bileşiğin sarı rengi kadmiyuma olan ilgiyi nasıl etkiledi? En doğrudan şekilde: Stromeyer'in keşfinden kısa bir süre sonra, Breslau'daki (şimdi Wroclaw) fabrikada metalurji kıdemli danışmanı olan Carsten, Silezya çinko cevherinde bir çözeltiden geçirildiğinde sarı bir çökelti veren bir element buldu. hidrojen sülfür ve Latince kelimesinden "melinyum" olarak adlandırdı " tatlı", bal anlamına gelir. Hâlâ aynı kadmiyumdu ve sülfürü, önce sanatçılar için, sonra da fiyat düştüğünde boya işinde mükemmel bir sarı pigment haline geldi. Kadmiyum sülfürü farklı şekillerde elde ederek, limondan portakala kadar farklı tonlarda güzel bir boya yapabilirsiniz. Asitlere, alkalilere ve kuvvetli ısıya dayanıklı olduğu için kadmiyum sarısı seramik boyamak için de uygundu. Ek olarak, kadmiyum sülfür ultramarin ile karıştırıldığında mükemmel bir yeşil boya oluşur - kadmiyum yeşili. Kadmiyum yanarken mavi bir renk verir, bu nedenle piroteknikte de kullanılmıştır. Böylece, XX yüzyılın 90'larında, çeşitli amaçlarla boyaların hazırlanmasında kadmiyumun% 17'si kullanıldı.

Kadmiyumun ana uygulaması nedir? Nikel-kadmiyum piller: İçlerindeki elektrotlardan biri kadmiyum veya hidroksitinden yapılmıştır, üretimleri çıkarılan tüm kadmiyumun %60'ından fazlasını tüketir. Bu piller çok dayanıklıdır: en yakın rakiplerinden birkaç kat daha fazla deşarj-şarj döngüsü sağlayabilirler - kurşun piller, ancak on kat daha pahalıdırlar. Ve depolanan elektriğin ağırlığa oranı açısından Ni-Cd, Pb'den iki kat daha üstündür ve bu da onları elektrikli araçlar için umut verici kılmaktadır. Modern nikel-kadmiyum pillerin ömrü 30 yıldan fazladır. Hızlı şarj olup, hızlı enerji verirler ve düşük iç dirençleri sayesinde ısınmadan yüksek akım yoğunluğu sağlayabilirler. Bu nedenle, elektrikli arabalarda, troleybüslerde, tramvaylarda, elektrikli trenlerde, tornavidalarda ve ayrıca radyo ekipmanlarında ve ev aletlerinde yüksek akım yoğunluğunun gerekli olduğu her yerde kullanılırlar. Yakın zamana kadar bilgisayarlara ve cep telefonlarına da güç sağlıyorlardı, ancak şimdi yerini lityum iyon piller alıyor. Nikel-kadmiyum pillerin ayrıca, zaman zaman fazla enerjiyi bir yere pompalamanın gerekli olduğu ve daha sonra kötü hava nedeniyle üretim eksikliğini telafi ettiği alternatif enerji sistemlerinde kullanılması bekleniyor: bu tür piller, güvenilir depolama sağlayabilir. onları kurşun ve sodyum sülfür ile aynı seviyeye getiren 6,5 MWh elektriğe kadar.

Nikel-kadmiyum pillerin dezavantajları arasında büyük bir kendi kendine deşarj ve hafıza etkisi vardır: Tamamen boşalmamış bir pili şarj ederseniz, her seferinde daha az enerji biriktirir. Böyle bir pilin zaman zaman çok güçlü bir şekilde boşalması durumunda bu etkiyle mücadele edilebileceğine inanılmaktadır. Ancak ana dezavantajları kadmiyumun zehirliliğidir; bununla birlikte, nikel-kadmiyum pillerin yanı sıra boyalar için kadmiyum pigmentler, polimerler için stabilizatörler (metal üretiminin %10'u), metaller için kaplamalar (% 5) kullanımı sürekli azalmaktadır.

Kadmiyumun hangi uygulaması artıyor? Güneş panelleri üretimi. Kadmiyum tellür, güneş ışığını elektriğe oldukça iyi dönüştürür, ancak silikon pillerden daha düşüktür: piyasada bulunan modüllerin verimliliği sırasıyla %8-9 ve %13-16'dır. Bununla birlikte, kadmiyum tellür, silikon pillerin üretiminden çok daha az enerji ve malzeme gerektiren iletken cam üzerinde ince filmler olarak biriktirilir. Sonuç olarak (" ”, 2012, 16, 5245–5259; doi:10.1016/j.rser.2012.04.034) pilin üretimi için enerji maliyetleri, bir yılda iki ila üç kat olan enerji üreterek karşılanmaktadır (aynı zamanda ürettiği kilovat elektrik başına karbondioksit emisyonu da). Avrupa) silikon pillerden daha az. Başka bir deyişle, kadmiyum bileşikleri kullanan piller çok çevre dostudur. Verimliliğin artmasıyla, bu fark daha da artacak ve burada umutlar var, çünkü kadmiyum tellür için 2011'de rekor verimlilik değerleri, ince filmini cam ve esnek poliimide uygularken sırasıyla %15.6 ve %13.8 idi. Polimer bazlı piller, cam pillere göre yüzlerce kat daha hafif ve kavisli yüzeylere kolayca monte edilebiliyor, bu da araştırmacıların ilgisini çekiyor.

İnce filmler her şey değildir. Kalkojenitlerden - kadmiyum sülfür, tellürid ve selenit - kuantum noktalarına dayanan elementler, uzmanlara göre sonunda bu enerji kaynağı için kendi kendine yeterliliği sağlayabilen üçüncü nesil güneş pillerinin umut verici temsilcileridir. Noktalar araştırmacıların dikkatini çeker, çünkü özelliklerinin boyuta bağlı olması nedeniyle, tüm güneş spektrumunun absorpsiyonunu ve elektriğe dönüştürülmesini sağlamak mümkündür. Ek olarak, bazı deneylerde, kalkojenit kuantum noktaları, bir fotondan birkaç elektron elde etme yeteneğini göstermiştir - çoklu eksiton oluşumunun etkisi. Açıkçası, doğru kullanımla, ışık dönüşümünün verimliliğini büyük ölçüde artıracaktır ve bu, güneşten gelen elektrik maliyetinin ve yanan kömürün yakınsamasına güvenmemizi sağlar.

Ancak şimdiye kadar, kuantum noktalarının potansiyeli tam olarak açıklanmadı - 2013'ün başında %5,42'lik rekor bir verimlilik, manganez katkılı kadmiyum sülfür ve selenidden kuantum noktalarına dayanan bir element tarafından gösterildi (“ Yenilenebilir ve Sürdürülebilir Enerji İncelemeleri”, 2013, 22, 148–167; doi:10.1016/j.rser.2013.01.030). Bunun için noktaların kendilerinin suçlanmadığına inanılıyor - elektrotların optimal malzemesi henüz seçilmedi, bu da fotoreaksiyondan kaynaklanan yük taşıyıcılarının onlardan tamamen çıkarılmasını sağlıyor. Kadmiyumun elektrot üretiminde de faydalı olması mümkündür - güneş pilleri için kadmiyum stannat CdSnO 3'ten bir elektrotla yapılan deneyler iyi sonuçlar verir (“ Güneş Enerjisi Malzemeleri & Güneş Pilleri”, 2013, 117, 300–305; doi:10.1016/j.solmat.2013.06.009).

Kadmiyum bileşiklerinden başka hangi nanoparçacıklar yapılır? En çeşitli: nanoçubuklar, nanotüpler ve hatta deniz kestanelerine benzer yapılar. Bazılarının geleceğin teknolojilerinde uygulama bulması mümkündür.

Teneke askerlerde kadmiyum var mı? Orada olabilir, çünkü küçük bir kadmiyum ilavesi diğer metallerin erime noktasını büyük ölçüde düşürür ve buna göre kalıbın bir döküm alaşımı ile daha iyi doldurulmasını sağlar. Ünlü Wood alaşımının ve çeşitlerinin bir parçası olması şaşırtıcı değildir. Bu tür alaşımlar, metalografide (ince kesitlere dökülürler, mikroskobik inceleme için numuneler halinde dökülürler), hassas dökümde yaygın olarak kullanılırlar, içi boş şekillerin yanı sıra eriyebilir sigortaların imalatında revetman çubukları olarak hizmet ederler. Görünüşe göre, kadmiyumun diğer metallerin erime noktasını düşürme yeteneğini ilk keşfeden İngiliz mühendis Barnaba Wood'du, çünkü adının alaşımını oluşturan elementler - yedi ila sekiz kısım bizmut, dört kurşun ve ikişer kalay ve kadmiyum - sırasıyla 271, 327, 231 ve 742°C erime noktalarına sahiptir. Ve hepsi birlikte 69°C'de erir! 1860'taki bu sonuç o kadar beklenmedikti ki derginin yayın kurulu " Amerikan Bilim ve Sanat Dergisi”, Wood'un makalesine bu dipnot ekledi: “Dr. Wood'un kadmiyumun çeşitli alaşımların erime noktalarını düşürmedeki inanılmaz etkisiyle ilgili sadece birkaç ilginç deneyini tekrarlamak için zamanımız oldu.” Artık kadmiyumun metallerin erime noktasını düşürme yeteneği, onu lehimlere ekleyerek kullanılıyor - bu, dünya metal üretiminin %2'si. Üstelik lehimlerde, sadece endüstriyel değil, aynı zamanda ev yapımı. Burada, örneğin, kuyumcular forumunda ustalar şu tavsiyelerde bulunur: “Altına biraz kadmiyum ekleyin, erime noktası ürünün metalinden daha düşük olacak ve gerekli parçayı lehimlemek mümkün olacak. . Lehimleme sırasında kadmiyumun buharlaşması muhtemel olduğundan, ürün numunesi değişmeyebilir. Zehirlenmemek için sadece taslak altında lehimlemeniz gerekir.

Kadmiyumun vücuda girme yolu nedir? Okuyucu, “Çocuk oyuncaklarındaki kadmiyum imkansızdır, zehirlidir” diyecektir. Ve haklı olacak, ama sadece kısmen, çünkü teneke bir askerden (küçük bir atölyede dökülen gümüşi ağır metalden yapılmış herhangi bir heykelcik) veya bir salata kasesindeki sarı bir desenden kadmiyumun bir şekilde insan vücuduna girmesi olası değildir. . Tamamen farklı yolları var. Üç tane var. İlk olarak, sigara dumanı ile: kadmiyum tütün yapraklarında mükemmel bir şekilde birikir. İkincisi, havadan, özellikle şehir havasından: lastiklerin ve fren balatalarının aşınmasından kaynaklanan çok fazla yol tozu içerir (ve kadmiyum bunların bir parçasıdır); Bu tozu ne kadar çok solursanız, vücuttaki kadmiyum içeriği o kadar yüksek olur. Bu nedenle, trafik kontrolörleri için kırsal alanlardaki yol çalışanlarından bir buçuk kat daha fazladır (“ kemosfer”, 2013, 90, 7, 2077–2084). Kadmiyum ayrıca termik santrallerin kömürle çalışıyorsa dumanında ve ağaçlar onu topraktan çıkardığı için yanan odunların dumanında da bulunur. Üçüncü kaynak besindir, özellikle bitkilerin kökleri, yaprakları ve taneleri: kadmiyumun biriktiği yer burasıdır. Seattle'dan bilim adamları tarafından yapılan araştırmalar, kadmiyumla kirlenmemiş yerlerde yaşayan genç kadınlarda, sigara içmenin kadmiyumun ana kaynağı olduğunu, bu metalin içeriğini bir buçuk kat artırdığını göstermiştir. Ancak gıda ürünleri arasında tofu önemli bir kadmiyum kaynağı olduğu ortaya çıktı - haftada bir porsiyon vücuttaki kadmiyum içeriğini %22 oranında artırır (“ Toplam Çevre Bilimi”, 2011, 409, 9, 1632-1637). Planktonla beslenen yumuşakçalarda ve kabuklularda çok fazla kadmiyum bulunur. Yeni Zelandalı biyologlar, deniz suyundaki kadmiyumun (içindeki konsantrasyonu 0.11 μg / l'dir) büyük olasılıkla insan hatasıyla orada olduğunu bulmuşlardır. Kadmiyum, bu arada, esas olarak yenilebilir bitkilere girdiği fosfatlı gübrelerde bulunur. Yağmurlar gübreleri nehirlere, sonra da denize yıkar. Kadmiyum mikropartiküllerin yüzeyinde hareket eder. Tuzlu suda bir kez serbest bırakılır ve fitoplanktonda ve onunla birlikte istiridyelerde sona erer. Sonuç olarak, kadmiyumun mikropartiküllerden henüz yıkanmadığı nehir ağızlarında daha yüksekte yetişen yumuşakçalar nispeten saftır ve aşağıda olanlar özellikle bu metalden çok miktarda içerir (“ Toplam Çevre Bilimi”, 1996, 181, 1, 31–44). İstiridyelerin kadmiyum içeriği, kuru ağırlığın gramı başına 13-26 mikrogramdır. Karşılaştırma için: aynı zamanda önemli bir kadmiyum kaynağı olarak kabul edilen ayçiçeği tohumlarında, - gram tahıl başına 0,2–2,5 μg, tütün yapraklarında - kuru ağırlığın gramı başına 0,5–1 μg. Plankton sadece istiridyeler için olmadığı için, kadmiyum kirli denizlerde yakalanan balıklarda da bulunur. Ve en kirli olanı, sanayi bölgelerinden ve yoğun tarım yapılan alanlardan birçok nehrin aktığı Baltık Denizi'dir.

Antropojenik kadmiyum çevreye nasıl girer? Fosfatlı gübrelere, yol tozuna ve yakıt yakmaya ek olarak iki yol daha vardır. Birincisi, demir dışı metalurjidir: Emisyonları temizlemeye yönelik tüm çabalarla, kaçınılmaz olarak belirli bir miktarı tüm filtrelerden geçer. İkincisi, örneğin plastik orada yandığında, çöplükler ve geri dönüşüm siteleridir. Bununla birlikte, bir çöplükte, ısıtma olmadan bile kadmiyum süzülür ve suyla birlikte toprağa girer. Genel olarak, demir dışı metalurji yılda 5 bin ton kadmiyum emisyonu, atık yakma - 1,5 ve fosforlu gübre üretimi ve odun yakma - bir kişinin çevreye yaydığı yedi bin tondan fazla olan her biri 0,2 bin ton üretir. yaklaşık XX yüzyılın 30'larından beri. Doğanın kendi olanakları daha mütevazıdır: 0,52 bin ton volkanlar tarafından üretilir ve 0,2 bin ton - bitki atılımları ile toplam 0,83 bin ton (bkz. "Kimya ve Yaşam", 1979, No. 12). Başka bir deyişle, dünyanın iç kısmından çıkarılan kadmiyumun üçte ikisinden fazlası metale dönüştürülemiyor (ve dünya üretimi on yıllardır yılda 17-20 bin ton arasında dalgalanıyor), dolayısıyla burada kullanım beklentileri şu şekilde: çok geniş. Ancak, daha fazla tartışılacak olan hiçbir teşvik yoktur.

Kadmiyum içeren yeni malzemeler bir çöplükte nasıl davranacak? Farklı. Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'ndan (ABD) Vasily Ftenakos, bir kadmiyum tellür pilinin yaşam döngüsünü ayrıntılı olarak açıklayan ayrıntılı bir analiz yaptı (“ Yenilenebilir ve Sürdürülebilir Enerji İncelemeleri”, 2004, 8, 303–334; doi:10.1016/j.rser.2003.12.001). Böyle konuşuyor. Bir güneş pilinde, kadmiyum bileşiği cam veya plastik katmanlar arasında sıkıştırılır. Bu nedenle, kadmiyum içeren partiküller, ortamda sadece element yok edildiğinde ortaya çıkabilir, bu da ya çok tozlu alanlarda olur ya da kırılır. Ancak o zaman bile, deneyin gösterdiği gibi, hiçbir yağmur, elementteki gözle görülür miktarda kadmiyumu yıkayamaz. CdTe'nin buharlaşma sıcaklığı 1000°C'yi aşıyor ve bu hücrelerde de bulunan CdS 1700°C'dir, bu nedenle çalışma sırasında buharlaşma olmayacaktır.

Peki ya element, içinde yangın çıkan özel bir evin çatısındaysa? Havada, kadmiyum tellür, geleneksel bir yangın sırasında daha az ısınma olan 1050°C'ye kadar sabit kalır. Doğrudan deneyler, pil bir cam alt tabaka üzerinde yapılırsa, kadmiyumun neredeyse tamamının erimiş camda kalacağını göstermiştir - zaten az olan miktarının sadece %0,6'sı (sonuçta bu ince bir filmdir) salınabilir. Bazı elementler, bir çöplükte bozulduklarında bozularak kadmiyum açığa çıkarırken, daha modern olan diğerleri yapmaz. Mevzuat düzenlemesi, yalnızca zararsız unsurların atılmasını sağlayabilir. Ve onları hiç atmamak daha iyi olur çünkü değerli tellür içerirler.

Ne yazık ki Fthenakos, yanma olasılığı yüksek olan polimer bazlı elementler hakkında hiçbir şey söylemiyor ve camda kadmiyum füzyonu oluşmayacak. Ancak kadmiyum kullanımının yasaklanmasının çok daha kötü sonuçlara yol açabileceğini belirtiyor: bir satış pazarını kaybeden çinko, kurşun ve bakır üreticileri atıklardan kadmiyum çıkarmayı bırakacak ve çevrelerindeki her şeyi çöplüklerden çok daha fazla kirletecekler (hatırlayın). kadmiyumun üçte biri bir boruya uçuyor). Bu nedenle ürünlerin bertarafına yönelik tedbirlerin sıkılaştırılmasıyla kadmiyum kullanımının yaygınlaştırılması gerekmektedir.

Ayrı olarak, nanodotlara dayalı cihazlar sorunu var: yok edildiğinde, bu malzemeler kaçınılmaz olarak besin zinciri boyunca hareket edebilen nanoparçacıkları saçacak. Veri var (“ Tehlikeli Maddeler Dergisi”, 2011, 192, 15, 192-199; doi:10.1016/j.jhazmat.2011.05.003) hiçbir şekilde değişmeyeceklerini söyledi: karın boşluğuna kadmiyum selenit nanodot enjekte edilen sıçanların karaciğer ve böbreklerinde serbest kadmiyumda bir artış kaydedildi. Etki en çok, nanopartiküller kullanımdan önce ultraviyole ışıkla aydınlatıldığında belirgindi (görünüşe göre bu, doğal koşullar altında nanotoz için geçerli olacaktır). Açıkçası, güneş pillerinin ve bu tür nanoparçacıklara dayalı diğer cihazların bertarafı için gereklilikler, monolitik ürünlerin kullanılmasından daha katı olmalıdır.

Kadmiyum neden tehlikelidir? Kadmiyum vücuda mikroskobik miktarlarda girdiğinden ve anında etki etmediğinden, soru göründüğünden çok daha karmaşıktır. Soisunwan Satarug liderliğindeki Kuzey Dakota Üniversitesi'nden araştırmacılar bu konuda ayrıntılı olarak yazıyorlar (“ ”, 2010, 118, 182–190; doi:10.1289/ehp.0901234). Bu incelemeyi gözden geçirelim.

Toprağın önemli miktarda kadmiyum içerdiği ve yiyeceklerin sürekli kontamine olduğu bölgelerde yaşayan insanların kemiklerin kırılganlığının arttığı kanıtlanabilir. Japonlar bu hastalığa itai-itai adını verdiler: 1940'larda çiftçilerin tarlalarını sulamak için çinko madeninden gelen suyu kullandığı Toyama Eyaletinde ortaya çıktı. Pirinçteki kadmiyum içeriği o kadar yüksekti ki günlük alım günde 600 mikrogram veya haftada 4200 mikrogram veya bir ömür boyu kişi başına 2 grama kadar çıktı. Küçük dozlarda kronik kadmiyum tüketimi hakkında söylenemeyen burada nedensel bir ilişki tespit etmek zor değil. Her şey, belirli bir hastalığa yakalanma yüzdesi riskine bağlıdır. Hangi kadmiyum dozlarının zararsız olarak kabul edilebileceği hala tam olarak bilinmemektedir. 1989 yılında Dünya Sağlık Örgütü, bir ömür boyu 2 gr'ın çok olduğu gerçeğine dayanarak, haftada izin verilen maksimum kadmiyum alımını 400-500 mikrogram olarak adlandırdı, itai-itai'ye yol açtı. 1992'de norm yeniden hesaplandı, kilogram ağırlık başına günde 7 mikrogram olarak gerçekleşti. 70 kg ağırlığındaki bir kişi için haftalık dozun aynı olduğunu görmek kolaydır - 490 mcg. Hesaplanırken, vücudun içine giren kadmiyumun %5'ini emdiği ve zaten içinde bulunan metal miktarının %0,005'inin idrarla atıldığı varsayılmıştır. Ancak bazı doktorlar, vücudun içine giren kadmiyumun %40'ını bile emdiği vakaları gördüklerini belirterek bu modeli sorguluyor. Ayrıca ölçümler, günde kg başına 1 mikrogram kadar düşük tüketimin, idrarda gram kreatinin başına 2 mikrogram kadmiyuma yol açtığını ve hoş olmayan etkilerin çok daha düşük seviyelerde bile ortaya çıktığını göstermiştir. (Konsantrasyonu düşük olan kadmiyum ve diğer zararlı metallerin idrardaki içeriği genellikle gram kreatinin başına mikrogram olarak ifade edilir - bu madde kasların çalışması sırasında oluşur ve sürekli olarak idrarla atılır. Sonuç bu tür birimlerde sunulan numunenin seyreltilmesine bağlı değildir. Ayrıca " kreatinin" kelimesi çıkarılacaktır. Kadmiyumun idrarda ölçülmesinin çeşitli kaynaklardan alınmasından çok daha kolay olduğu açıktır)

Bu etkiler nelerdir? İncelemeyi okuyan kişi, kadmiyumun yaşlılık semptomlarına neden olduğu izlenimini edinir. Öncelikle böbreklerde birikerek böbrek tübüllerinin yıkımını hızlandırır. Bazı verilere göre, günde 2-4 μg kadmiyum idrarla atılırsa böbrek degradasyonu olasılığı %10'dur; Diğerlerine göre, günlük atılım ölçülmediğinde, ancak test örneğindeki konsantrasyon, idrardaki 0.67 μg / g kadmiyum içeriği zaten tehlikelidir. (Günde 1-2 gram kreatinin idrarla atıldığını varsayarsak, tehlikeli bir günlük kadmiyum atılımı dozunun yaklaşık 1 mcg olduğu ortaya çıkar.) Tübüllerin parçalanması sonucunda, böbrekler vitaminleri, mineralleri ve diğer faydalı maddeleri vücuda geri döndürmek için zayıflar, örneğin metallotioneinler çinko ve bakır, kalsiyum, fosfatlar, glikoz, amino asitlerle ilişkilidir. İdrardaki kadmiyum seviyesindeki iki kat artış, içindeki kalsiyum içeriğini günde 2 mg arttırır. Kalsiyum kaybının osteoporoz riskini artırdığını tahmin etmek zor değil. Gerçekten de, idrarında 1 µg/g'dan fazla kadmiyum bulunan 50 yaş üstü bir kadın grubunda, osteoporoz riski 0,5 µg/g'dan az olanlara göre %43 daha yüksektir. Kadmiyum içeriği 1 ile 2 µg/g arasında olduğunda, yüksek glikoz ve tip 2 diyabet gelişimi riski, 1 µg/g'dan az olanlara kıyasla sırasıyla 1.48 ve 1.24'tür. Dörtte biri yüksek tansiyondan muzdarip olan Korelilerle yapılan bir araştırma, yüksek kadmiyum içeriğine sahip kişilerde bu rahatsızlığın riskinin düşük olandan bir buçuk kat daha yüksek olduğunu gösterdi. İdrarda 0.88 mcg/g'dan fazla kadmiyum bulunan kadınlarda kalp krizi riski, 0.43 mcg/g'dan az olanlara göre 1.8 kat daha fazladır. İdrarda 0,22'den az ve 0,48 µg/g'dan fazla kadmiyum bulunan erkeklerde kanserden ölüm olasılığı 4,3 kat farklıdır. Kadmiyumun erkeklerde doğurganlığı azalttığına dair şüpheler var.

Genel olarak, Dr. Sataruga ve meslektaşlarının çalışmalarının verilerinden, 20. yüzyıl boyunca yaşa bağlı hastalıkların çok daha “genç” hale gelmesinden sorumlu olanın kadmiyumla çevre kirliliği olduğu sonucu çıkıyor. .

Garip veriler de var. Böylece sigara içmeyen Amerikalılarda idrardaki kadmiyum içeriği ile yüksek tansiyona yakalanma riski arasında güçlü bir ilişki gözlemlenirken, sigara içenlerde böyle bir ilişki görülmemiştir. Bu arada, sigara severler arasında kadmiyum tüketimi açıkça daha yüksektir ve ayrıca Amerikalıların idrarındaki kadmiyum içeriği genellikle yukarıda bahsedilen Korelilerinkinden üç kat daha azdır. Senil retina degradasyonu olan sigara içenlerin idrar kadmiyum seviyeleri 1.18 µg/g idi; bu, hastalığı olmayan sigara içenlere ve sağlıklı sigara içmeyenlere göre neredeyse iki kat daha yüksekti. Bununla birlikte, hastalığa yakalanan sigara içmeyenler bile sağlıklı insanlar kadar az kadmiyuma sahipti - bu da bunun sadece onunla ilgili olmadığı anlamına geliyor. Bu tür çelişkili veriler şu soruyu sormaktadır: belki de idrardaki artan kadmiyum içeriği vücuttaki bazı sistemik süreçlerin nedenini değil, sonucunu yansıtıyor olabilir mi? Sonuçta, incelemede bahsedilen çalışmaların çoğunda kadmiyum tüketimi ölçülmedi, sadece çıktısı ölçüldü.

Vücuttaki kadmiyum ile nasıl başa çıkılır? Bu konuda çok az bilimsel çalışma var ve ilke, Kuzey Dakota'dan araştırmacıların aynı çalışmasında belirtilmiştir. Kadmiyum hayati elementlerden biri değildir, bu nedenle vücutta emilmesi için özel bir mekanizma yoktur - kadmiyum, iki değerlikli iyonlar oluşturan, kendisine benzer ağır metaller için sağlananları kullanır: çinko, demir, manganez ve kalsiyum. Bu elementlerden herhangi birinin eksikliği anında kadmiyum emilimini arttırır. Örneğin, demir eksikliği Taylandlı kadınlarda kadmiyum düzeylerini üç ila dört kat artırır. Aynısı Bangladeşli kadınlar üzerinde yapılan bir çalışmada da bulundu, ancak çinko da oyundaydı. Bundan, vücutta doğru mikro element dengesini korumanın ne kadar önemli olduğunu takip eder.

Başka fikirler de var. Örneğin Brezilyalılar, deney farelerinde kafeinin hem kandaki hem de genital olanlar da dahil dokulardaki kadmiyum içeriğini iki kattan fazla önemli ölçüde azalttığını gösteriyor (“ Üreme Toksikolojisi”, 2013, 35, 137-143; doi:10.1016/j.reprotox.2012.10.009). Araştırmacılara göre kafein, kadmiyum ile kompleksler oluşturarak emilimini engelliyor. Sonuç kendini gösteriyor: Yemekle birlikte kafein içeren kahve veya çay içme geleneği doğrudur.

Bazen bir paradoks vardır: Kadmiyum içeriği yüksek yiyecekler vücudu etkilemez. Örneğin, 1986'da istiridye içenlerle ilgili bir araştırma bir sürprizle karşılaştı: Haftada maksimum 72 istiridye alımında, 1.750 mikrogram kadmiyum yediler, ancak bu ne idrarda ne de saçta ortaya çıktı. Tüm bu kadmiyumun nereye gittiği bir sır olarak kalıyor. Bu istiridyelerde içeriği yüksek olan selenyumun bir şekilde kadmiyum emilimine müdahale ettiği ve görünüşe göre bağırsaklardan diğer yenmeyen maddelerle çıktığı varsayımı var. Bununla birlikte, 2008'de genel çizgiye uyum geri yüklendi: 12 yıldan fazla bir süredir her hafta 18 istiridye yiyen istiridye çiftliği çalışanları arasında, idrardaki kadmiyum içeriği Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ortalamaya göre 2,5 kat arttı - 0'a kadar , 76 mcg/g.

Ya da belki kadmiyum ile vücuda girmeden önce uğraşmak daha iyidir, örneğin toprağa ve havaya karışmadığından emin olmak? Fosfatlı gübreleri kadmiyumdan ayırmak pek mümkün değildir, tütünle ilgili girişimlerde bulunulmasına rağmen, kadmiyum sindirilebilirliği azaltılmış bitkileri yetiştirmek uzun ve pahalıdır, ancak hiperakümülatör bitkilerle toprağı temizlemek mümkündür - örneğin, kadmiyum, bu siyah itüzümü solanum nigrum, o bir huninin yenilebilir bir meyvesi, bir Fransız çoban çantası çeşidi veya mavimsi veya alp yarutka hardalı ( thlaspi caerulescens) ve Çin stonecrop Sedum alfredii. Doğru, bu bitkilerin kadmiyumla zenginleştirilmiş kısımlarıyla ne yapılacağı belli değil - bahçede elde edilen kompost ve küller için açıkça uygun değiller. Katı biyoyakıtların (saman, çalı odunu vb.) endüstriyel yanması ile zararlı metalden kurtulma fırsatları vardır: onu içeren yüksek sıcaklıktaki duman fraksiyonlarını düşük sıcaklıktakilerden ayırmak gerekir - o zaman Ortaya çıkan kül, güvenli bir şekilde tarlaya geri getirilerek doğurganlığını geri kazandırabilir.

Ancak temizlenmesi gereken en önemli şey havadır. En radikal yöntem Amerikalılar ve şimdi Avrupa Birliği yetkilileri tarafından seçildi - tütün sigarasına karşı uzlaşmaz bir mücadele (“ Çevre Sağlığı Perspektifleri”, 2012, 120, 2, 204–209; doi:10.1289/ehp.1104020). Sonuçlar açıktır: Amerikalıların idrarındaki ortalama kadmiyum içeriği 1988'de 0.36 mcg/g'den 2008'de 0.26 mcg/g'a düşmüştür. Ağır sigara içenler için bile (Amerikan standartlarına göre yılda 20 veya daha fazla paket) 0,71'den 0,49'a ve sigara içmeyenlerde 0,26'dan 0,19'a düştüğü için, halka açık yerlerde sigara içme yasaklarının pasif içiciliğin etkilerini önemli ölçüde azalttığı varsayılmalıdır. . Kadmiyumun mikro dozlarının zararlılığına ilişkin yukarıdaki veriler göz önüne alındığında, bu tür yasaklar en kolay uygulanan ve halk sağlığına çok önemli katkı gibi görünmektedir. Aynı zamanda, demir dışı metalurji tesislerinden, kazan dairelerinden ve arabalardan kaynaklanan emisyon gerekliliklerini sıkılaştırmak ve aynı zamanda lastikte "ayakkabılı" tekerleklerin altından daha az zararlı tozun uçmasını sağlamak da faydalı olacaktır.