Kadm (Cd)

Kadm w układzie okresowym

Pierwiastek leży w piątym okresie, czyli w piątym poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 5 powłokach. Znajduje się w 12 grupie (blok d — pierwiastek przejściowy, zapełniana jest podpowłoka d). W tej samej grupie stoją: Cynk, Rtęć, Kopernik — pierwiastki z jednej grupy mają podobną liczbę elektronów walencyjnych, dlatego zachowują się chemicznie podobnie. W temperaturze pokojowej Kadm jest ciałem stałym (topnieje w 321,07 °C, wrze w 767 °C).

Kadm — co to za pierwiastek

Dawne akumulatory Ni-Cd i żółte pigmenty malarzy; toksyczny, więc wycofywany.

Właściwości pierwiastka Kadm

Kadm to miękki, srebrzystobiały metal z niebieskawym odcieniem, na tyle plastyczny, że daje się ciąć nożem. Topi się już w 321,07 °C, wrze w 767, a jego gęstość wynosi 8,65 grama na centymetr sześcienny. Na powietrzu powoli matowieje, pokrywając się warstwą tlenku, roztwarza się w kwasach, a w związkach występuje wyłącznie na stopniu utlenienia +2. Najważniejsza jest jednak jego toksyczność: kadm gromadzi się w organizmie, uszkadza nerki i kości, jest uznany za czynnik rakotwórczy, a organizm pozbywa się go bardzo wolno. Szczególnie groźne są dymy powstające przy topieniu i spawaniu metali pokrytych kadmem. Rośliny łatwo pobierają go z gleby, dlatego trafia także do żywności.

Zastosowanie pierwiastka Kadm

Kadm jest dziś pierwiastkiem raczej wycofywanym niż wprowadzanym, bo jest silnie toksyczny, ale wciąż ma swoje miejsca. Akumulatory niklowo-kadmowe, przez dekady standard w narzędziach i sprzęcie przenośnym, ustąpiły ogniwom niklowo-wodorkowym i litowym, jednak trzymają się tam, gdzie liczy się praca na mrozie i duże prądy: w lotnictwie i kolejnictwie. Siarczek i selenek kadmu dają intensywne żółcienie, pomarańcze i czerwienie, cenione przez malarzy za trwałość, choć w farbach przemysłowych i tworzywach są ograniczane przepisami. Kadm pochłania neutrony, więc wchodzi w skład prętów regulacyjnych reaktorów. Ogniwa fotowoltaiczne z tellurkiem kadmu to jedna z niewielu technologii cienkowarstwowych produkowanych na dużą skalę. Powłoki kadmowe nadal chronią przed korozją niektóre elementy lotnicze.

Kadm — najważniejsze związki chemiczne

Siarczek kadmu, CdS, to żółty pigment znany jako żółcień kadmowa; jego odmiany z domieszką selenu, aż po selenek CdSe, przesuwają barwę ku czerwieni. Tellurek kadmu, CdTe, jest półprzewodnikiem stosowanym w panelach słonecznych i w detektorach promieniowania. Tlenek i wodorotlenek kadmu, CdO i Cd(OH)2, pracują w elektrodach akumulatorów niklowo-kadmowych. Naturalny minerał kadmu, greenockit, jest rzadki — pierwiastek pozyskuje się jako produkt uboczny przerobu rud cynku. Bardzo drobne kryształki selenku kadmu, zwane kropkami kwantowymi, świecą barwą zależną od swojego rozmiaru i wykorzystuje się je w ekranach oraz w badaniach biologicznych.

Kadm — gdzie go spotykasz

• stare akumulatory
• pigmenty
• panele CdTe

Kadm w szkole — co trzeba wiedzieć

Kadm leży w 12. grupie i 5. okresie, a jego konfiguracja to [Kr] 4d¹⁰ 5s². Ta pełna podpowłoka d ma konsekwencję, o którą lubią pytać w liceum: pierwiastki 12. grupy, czyli cynk, kadm i rtęć, bywają wyłączane z grona metali przejściowych, bo ani atom, ani jon nie mają częściowo zapełnionej podpowłoki d. Stąd też jedyny stopień utlenienia +2 i bezbarwność większości jonów w roztworze. Kadm najłatwiej zapamiętać w towarzystwie sąsiadów: chemicznie przypomina cynk, a toksycznością rtęć. Przy temacie ochrony środowiska pojawia się jako sztandarowy metal ciężki — i to jest powód, dla którego zużytych baterii nie wrzuca się do zwykłego kosza.

Kadm — historia odkrycia

Kadm odkrył w 1817 roku niemiecki chemik Friedrich Stromeyer, pełniący wówczas funkcję inspektora aptek. Zwrócił uwagę na to, że pewne partie węglanu cynku po prażeniu żółkły, choć czysty tlenek cynku powinien pozostać biały. Podejrzewano zanieczyszczenie żelazem, ale Stromeyer wydzielił z próbek nieznany wcześniej metal. Nazwę wziął od słowa cadmia, łacińskiego określenia rudy cynku, sięgającego imienia mitycznego Kadmosa, założyciela Teb. Nowy metal szybko wszedł do użytku jako pigment, na długo zanim poznano jego toksyczność; dopiero w XX wieku zaczęto go wypierać z wyrobów codziennego użytku.

Kadm — skąd wzięła się nazwa

łac. cadmia — ruda cynku

Kadm — izotopy

kadm-114 dominuje

Kadm — bezpieczeństwo

Silnie toksyczny, kumuluje się w nerkach; kancerogen.

Ciekawostki o pierwiastku Kadm

• Żółcie i czerwienie na obrazach Van Gogha to często kadm.
• Choroba itai-itai, opisana w Japonii, wzięła nazwę od krzyku bólu chorych; wywołał ją kadm ze ścieków kopalnianych, który dostał się do ryżu uprawianego na zalewanych polach.
• Kadm trafia do organizmu także z dymem papierosowym, bo tytoń chętnie pobiera go z gleby.
• Żółcienie i czerwienie kadmowe wciąż produkuje się dla artystów, bo żaden zamiennik nie dorównuje im trwałością na świetle, ale farby te noszą ostrzeżenia i nie wolno ich zmywać do kanalizacji.

Najczęstsze pytania o pierwiastek Kadm