Κάδμιο (Cd)

Αγγλικά

Γαλλικά

Γερμανικά

Ιταλικά

Ισπανικά

cadmium

cadmium

Kadmium

cadmio

cadmio

 

Σημείο τήξης (oC)

Σημείο βρασμού (oC)

Ειδικό βάρος  (g/cm3)

Aφθονία στο φλοιό της Γης (ppm)

Αφθονία στη θάλασσα (ppm)

321

765

8,65

0,11

0,00011

 

Γενικά για το Cd

Το θειούχο κάδμιο αποτέλεσε τη βάση πολλών "χρωμάτων καδμίου" (κίτρινων / πορτοκαλόχρωμων) εξαιρετικής σταθερότητας. Η χρήση τους έχει περιοριστεί λόγω της τοξικότητας του μετάλλου.

• Μέταλλο που συνοδεύει τον ψευδάργυρο σε όλα τα ορυκτά του. Ανακάλυψη: F. Stromeyer (στο Goettingen της Γερμανίας, 1817). Ονομασία ελληνικής προέλευσης: "καδμία", αρχαία ονομασία του ορυκτού καλαμίνα, ZnCO3 [F01] στο οποίο βρίσκεται πάντοτε σε μικρές ποσότητες. Αργυρόλευκο με ελαφριά γαλάζια απόχρωση και εύτηκτο μέταλλο, το οποίο μοιάζει πολύ με τον ψευδάργυρο. Σε καθαρή μορφή είναι αρκετά μαλακό και μπορεί να κοπεί με τη βοήθεια λεπίδας. Οξειδώνεται επιφανειακά στον αέρα.

• Διαλύεται εύκολα σε αραιό (1:1) νιτρικό οξύ [βλ. V01], όπως και σε H2SO4 και HCl.

• Οι ενώσεις του καδμίου είναι τοξικότατες.

• Το κάδμιο δεν έχει δικά του ορυκτά με μόνη ίσως εξαίρεση τον σπάνιο γρηνοκίτη, CdS [F02]. Ωστόσο, το μέταλλο λαμβάνεται εύκολα από τα συνηθισμένα ορυκτά του ψευδαργύρου, όπως ο σφαλερίτης, ZnS [F03], στα οποία βρίσκεται πάντοτε σε μικρά ποσοστά (συνήθως μικρότερα του 1%).

• Παγκοσμίως παράγονται περίπου 20.000 τόννοι τον χρόνο (στοιχεία 2007), ως παραπροϊόν παραγωγής ψευδαργύρου και χαλκού. Κυριότερες παραγωγοί χώρες: Ν. Κορέα, Κίνα, Ιαπωνία, Καναδάς, Καζακστάν, Μεξικό, Ρωσία.

• Εφαρμογές: Επαναφορτιζόμενες μπαταρίες (μπαταρίες Ni-Cd), πραστατευτικές επικαλύψεις σιδηρών αντικειμένων (επικαδμιώσεις), εύτηκτα κράματα, χρώματα (το θειούχο κάδμιο θεωρείται ως ένα από τα πολυτιμότερα κίτρινα χρώματα), πυρηνικοί αντιδραστήρες (οι ράβδοι ασφαλείας με τις οποίες ελέγχεται η πορεία της πυρηνικής αντίδρασης αποτελούνται από καθαρό κάδμιο, λόγω της ιδιότητάς του να απορροφά νετρόνια). Λόγω της τοξικότητάς του γίνεται προσπάθεια περιορισμού της χρήσης του ιδίου και των ενώσεών του και αντικατάστασής του, όπου είναι δυνατόν, από μη τοξικά μέταλλα με παραπλήσιες ιδιότητες (όπως π.χ. ο κασσίτερος).

Xρώματα καδμίου (CdS: κίτρινο, CdS+CdSe:

πορτοκαλί, CdSe: κόκκινο)

Φωτοαντιστάσεις CdS+CdSe: Η ηλεκτρική αντίσταση αυτών των υλικών μειώνεται όταν φωτίζονται.

Επαναφορτιζόμενες μπαταρίες νικελίου-καδμίου

F01. Σμιθσονίτης ή Καλαμίνα, ZnCO3 + ίχνη Cd

F02. Γρηνοκίτης, CdS

F03. Σφαλερίτης, Zn(Fe)S + ίχνη Cd

     

 

Γενικές χημικές ιδιότητες των ενώσεων του Cd

 

Οξειδωτικές καταστάσεις

• Η μόνη σταθερή οξειδωτική κατάσταση του Cd σε υδατικά διαλύματα είναι η Cd(II). Τα ιόντα Cd2+ όπως και τα σύμπλοκα ιόντα του είναι άχρωμα, σε αντίθεση με το κυανό χρώμα των ιόντων Cu2+.
 

  V01. Διαλυτοποίηση Cd με ΗΝΟ3

Διαλυτοποίηση του μετάλλου

• Το Cd διαλυτοποιείται αργά σε ΗCl και H2SO4 με έκλυση υδρογόνου:

Cd + 2H+    Cd2+ + H2

πολύ ευκολότερα διαλύεται σε HNO3:

3Cd + 2NO3- + 8H+    3Cd2+ + NO + 4H2O [V01]

• Το Cd δεν προσβάλλεται από διαλύματα ισχυρών βάσεων.

 

Σταθερότητα των διαλυμάτων του

• Τα ιόντα Cd2+ δεν υδρολύονται εύκολα και παραμένουν διαυγή κατά την αραίωση, ωστόσο είναι απαραίτητη η οξίνιση των διαλυμάτων τους για να περιοριστεί η έστω και σε μικρό βαθμό υδρόλυσή τους.

• Σε αλκαλικά διαλύματα σχηματίζεται ζελατινώδες λευκό ίζημα Cd(OH)2, αδιάλυτο σε περίσσεια ισχυρής βάσης (χαρακτηριστική διαφορά από τα ιόντα Zn2+).

 

Σχηματισμός συμπλόκων ιόντων

• Το Cd(II) σχηματίζει σύμπλοκα με την NH3, τα ιόντα CN-, όπως και σειρά σχετικώς σταθερών συμπλόκων με τα αλογονοϊόντα, π.χ. [CdX]+, [CdX2]0, [CdX3]-, [CdX4]2- (όπου Χ: Cl, Br, I).

Ειδικά χαρακτηριστικά

• Τα ιόντα Cd2+ διαχωρίζονται σχετικώς δύσκολα από τα ιόντα Cu2+. Κύριες διαφορές μεταξύ τους είναι το ότι παρέχουν θειούχες ενώσεις διαφορετικού χρώματος: το CdS είναι κίτρινο έως πορτοκαλόχρωμο, ανάλογα με τις συνθήκες καθίζησης, ενώ ο CuS είναι μαύρος. Το CdS δεν διαλύεται σε διάλυμα ιόντων CN-, σε αντίθεση με τον CuS. [βλ. V03]


 

Τυπικές αντιδράσεις Cd2+

 

  V02. Αντίδραση Cd2+ με S2-

1. Iόντα S2-

Cd2+ + S2-   CdS  /  Με S2- σχηματίζεται από όξινα, ουδέτερα ή αλκαλικά διαλύματα κίτρινο ίζημα από CdS αδιάλυτο σε αλκαλικό διάλυμα περίσσειας S2-, που είναι και η χαρακτηριστική διαφορά του CdS από τα θειούχα άλατα των As, Sb και Sn. Το χρώμα και η μορφή του ιζήματος εξαρτώνται σε κάποιο βαθμό από τις συνθήκες κάτω από τις οποίες πραγματοποιείται η καθίζηση και κυρίως από την οξύτητα του διαλύματος. [V02]

 

 

 

 

 

 

 

 

 V03. Ανίχνευση Cd(ΙΙ) παρουσία Cu(ΙΙ)

2. Διαφοροποίηση CuS/CdS

2CuS + 8CN-     2[Cu(CN)3]- + 2S2- + (CN)2  /  Χαρακτηριστική διαφορά μεταξύ του CuS (μαύρο ίζημα) και CdS (κίτρινο ίζημα), είναι ότι μόνο το πρώτο διαλυτοποιείται με επίδραση περίσσειας CN-.

CdS + CN-     καμία αντίδραση  /  'Ετσι, προσθήκη KCN [ΠΡΟΣΟΧΗ: όχι όξινα διαλύματα] σε μαύρο μείγμα των δύο θειούχων αλάτων, διαλυτοποιεί το μαύρο CuS και αποκαλύπτει το κίτρινο χρώμα του CdS, το οποίο όμως μπορεί να αποκτά και άλλες αποχρώσεις ανάλογα με τις συνθήκες καθίζησης. Ατυχώς, ο μόνος απλός τρόπος ανίχνευσης Cd2+ παρουσία Cu2+ απαιτεί τη χρήση των τοξικότατων κυανιούχων ιόντων και πρέπει να πραγματοποιείται αποκλειστικά και μόνο στους εργαστηριακούς απαγωγούς [V03]

 

3. Iόντα OH-

Cd2+ + 2 OH-    2Cd(OH)2  /  Με διάλυμα ισχυρής βάσης καθιζάνει λευκό ζελατινώδες ίζημα Cd(OH)2, αδιάλυτο σε περίσσεια βάσης, που είναι και η χαρακτηριστική διαφορά από το Zn(OH)2.

 

 

 

  V02. Αντίδραση Cd2+ με NH3

4. Αμμωνία

Cd2+ + 2NH3 + 2Η2Ο    Cd(OH)2 + 2NH4+  /  Με αμμωνία καθιζάνει λευκό ζελατινώδες ίζημα από Cd(OH)2, ...

Cd(OH)2 + 4NH3    [Cd(NH3)4]2+ + 2 OH-  /  ...το οποίο διαλύεται σε περίσσεια αμμωνίας σχηματίζοντας αμμωνιοσύμπλοκο. Η αντίδραση αυτή διακρίνει το Cd(ΟΗ)2 από τα Pb(OH)2 και Bi(OH)3 τα οποία παραμένουν αδιάλυτα. [V04]

 

 

 

 

 

 

 

 

  V02. Αντίδραση Cd2+ με [Fe(CN)6]4-

5. Ιόντα [Fe(CN)6]4-

2Cd2+ + [Fe(CN)6]4-    Cd2[Fe(CN)6]  /  Με ιόντα [Fe(CN)6]4- (σιδηροκυανιούχα) σχηματίζεται λευκό ίζημα Cd2[Fe(CN)6]. Η αντίδραση είναι αρκετά χαρακτηριστική για τα ιόντα Cd2+, εφόσον όμως στο δείγμα δεν υπάρχουν ιόντα Cu2+. [V05]
 

 

 

 

 

 

 

 


Επιστροφή στον πίνακα επιλογών