Cadmium

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Cadmium
Periodiek systeem
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Cadmium
Cadmium
Algemeen
Naam Cadmium
Symbool Cd
Atoomnummer 48
Groep Zinkgroep
Periode Periode 5
Blok D-blok
Reeks Overgangsmetalen
Kleur Zilvergrijs
Chemische eigenschappen
Atoommassa (u) 112,41
Elektronenconfiguratie [Kr]4d10 5s2
Oxidatietoestanden +2
Elektronegativiteit (Pauling) 1,69
Atoomstraal (pm) 151
1e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1) 867,78
2e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1) 1631,42
3e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1) 3616,30
Fysische eigenschappen
Dichtheid (kg·m−3) 8650
Hardheid (Mohs) 2,0
Smeltpunt (K) 594
Kookpunt (K) 1038
Aggregatietoestand Vast
Smeltwarmte (kJ·mol−1) 6,19
Verdampingswarmte (kJ·mol−1) 99,57
Van der Waalse straal (pm) 158
Kristalstructuur Hex
Molair volume (m3·mol−1) 13,01·10-6
Geluidssnelheid (m·s−1) 2310
Specifieke warmte (J·kg−1·K−1) 230
Elektrische weerstandΩ·cm) 6,83
Warmtegeleiding (W·m−1·K−1) 96,8
SI-eenheden en standaardtemperatuur en -druk worden gebruikt,
tenzij anders aangegeven
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Cadmium is een scheikundig element met symbool Cd en atoomnummer 48. Het is een zilvergrijs overgangsmetaal.

Ontdekking[bewerken]

Cadmium werd in 1817 ontdekt door de Duitse chemicus Friedrich Strohmeyer als een onzuiverheid in het mineraal calamiet (zinkcarbonaat). Gedurende zo'n 100 jaar was Duitsland het enige land ter wereld dat op grote schaal cadmium produceerde.

Alhoewel vandaag de dag bekend is dat cadmium en cadmiumverbindingen uiterst giftig zijn, stelde de Britse Pharmaceutical Codex in 1907 dat cadmiumjodide in de geneeskunde toegepast kon worden ter bestrijding van enkele ziekten.

In 1927 is door de International Conference on Weights and Measures de meter geherdefinieerd op basis van de rode spectraallijn van cadmium. In 1960 is de definitie opnieuw herzien (zie krypton).

De naam cadmium is afkomstig van het Latijnse cadmia (Grieks: kadmeia, καδμεία), een oude benaming voor zinkcarbonaat.[1]

Toepassingen[bewerken]

In laagsmeltende legeringen (bijvoorbeeld soldeer) en in legeringen met grote slijtvastheid en weerstand tegen metaalmoeheid wordt cadmium regelmatig gebruikt. Het heeft ook elektrochemische toepassingen, onder andere in ijkcellen met een standaard elektromotorische kracht. Het wordt gebruikt als fosforescent in televisiebuizen en zowel het sulfide CdS als het selenide CdSe zijn belangrijke halfgeleiders. CdS wordt wel als gele of rode verfkleurstof gebruikt. Cadmium werd ook gebruikt in oplaadbare batterijen, accu's. Sinds januari 2005 is dit verboden door de Europese Unie. Verder wordt cadmium gebruikt in de legering woodsmetaal en voor sommige soorten hobbyverf. Vanwege zijn grote invangvermogen voor neutronen wordt cadmium ook gebruikt in regelstaven voor kernreactoren.

Opmerkelijke eigenschappen[bewerken]

Het metaal is zacht en blauwig wit. Cadmiumchemie wordt beheerst door de elektronenconfiguratie van het tot de zinkgroep behorende element: 4d105s2. De d-elektronen zijn in deze groep een binnenschil geworden, zodat alleen de twee 5s elektronen belangrijk zijn. Het element vormt daarom vrijwel uitsluitend Cd2+ ionen.

Het metaal heeft een relatief laag kookpunt van 765 °C. Dit weerspiegelt het feit dat de afstand (in energie) tot de 5p niveaus al vrij groot is, zodat de 5s2 configuratie al enigszins als een gesloten schil fungeert. Bij kwik is dat nog meer het geval.

Verschijning[bewerken]

Cadmium bevattende ertsen zijn relatief zeldzaam. Het enige mineraal dat noemenswaardige hoeveelheden cadmium bevat is greenockiet, waarin het als cadmiumsulfide (CdS) voorkomt.[1] Het wordt vrijwel altijd aangetroffen in combinatie met sfaleriet, dat uit zinksulfide (ZnS) bestaat.[1] Cadmium is een bijproduct van de zinkwinning en in mindere mate van lood- en koperwinning.[1] Daarnaast is zo'n 10% van het wereldwijd gebruikte cadmium afkomstig uit de recycling van batterijen en andere cadmiumhoudende consumentengoederen.

Isotopen[bewerken]

Nuvola single chevron right.svg Zie Isotopen van cadmium voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
Meest stabiele isotopen
Iso RA (%) Halveringstijd VV VE (MeV) VP
106Cd 1,25 stabiel met 58 neutronen
107Cd syn 6,50 h EV 1,417 107Ag
108Cd 0,89 stabiel met 60 neutronen
109Cd syn 462,6 d EV 0,214 109Ag
110Cd 12,49 stabiel met 62 neutronen
111Cd 12,80 stabiel met 63 neutronen
112Cd 24,13 stabiel met 64 neutronen
113Cd 12,22 7,7·1015 j β- 0,316 113In
114Cd 28,73 stabiel met 66 neutronen
115Cd syn 53,46 h β- 1,446 115In
116Cd 7,49 stabiel met 68 neutronen

Van nature komen er op aarde zes stabiele cadmiumisotopen voor. Daarnaast zijn er 27 radio-isotopen bekend, waarvan 113Cd met een halveringstijd van 7,7·1015 jaar het langst leeft en ook nog zo'n 12% van het totaal aanwezige cadmium uitmaakt. De overige radioactieve isotopen, waaronder cadmium-103, hebben halveringstijden in de orden van dagen, uren en minuten.

Toxicologie en veiligheid[bewerken]

Cadmium is een van de weinige elementen die totaal geen bekende functie heeft in hogere organismen. Wel zijn er bepaalde diatomeeën bekend die cadmium als cofactor in het enzym carbonaatdehydratase gebruiken in plaats van zink. Zelfs in zeer lage concentraties zijn metallisch cadmium en cadmiumverbindingen uiterst giftig doordat ze accumuleren in organismen en ecosystemen. Geïnhaleerde cadmiumdampen kunnen grote schade aanrichten met fatale gevolgen in de nieren en luchtwegen. Via orale toediening kan cadmium schade aanrichten in de lever en nieren. Van veel cadmiumverbindingen is bekend of wordt anders sterk vermoed dat ze kankerverwekkend zijn. Cadmiumvergiftiging kan leiden tot de itai-itaiziekte, dat uit het Japans vertaald kan worden als "pijn-pijn"-ziekte.

Uitgestoten cadmium komt, in tegenstelling tot sommige andere zware metalen als lood, in ons voedsel terecht doordat het opgenomen wordt door planten. De cadmium wordt opgeslagen in de lever en nier van dieren die deze planten eten. Ook is een directe inname mogelijk; in bladgroenten als sla en spinazie komen snel hoge concentraties cadmium voor. Putwater uit vervuilde gebieden bevat cadmium, en verder zijn sommige stofdeeltjes cadmiumrijk, en deze kunnen door inslikken of inademen opgenomen worden in het lichaam.

Lage blootstelling aan cadmium geeft geen onmiddellijke gezondheidsproblemen, maar schaadt de gezondheid op lange termijn; het verstoort de werking van de nieren, en maakt de beenderen minder sterk (osteoporose en botbreuken). Uit een recent (2006) en grootschalig onderzoek in de Noorderkempen is gebleken dat er een verband is tussen het inademen van grote hoeveelheden cadmium en het voorkomen van longkanker. Het wordt door de IARC dan ook ingedeeld als een "kankerverwekkend voor de mens".

Vervuiling van de bodem[bewerken]

In de Noorderkempen en in Hoboken, is de omgeving historisch vervuild met cadmium. Dit door de uitstoot van de non-ferro industrie (zinksmelters), zoals Union Minière (later omgedoopt tot Umicore). Ook leverde de fabriek cadmiumrijke metaalslakken, waarmee wegen en opritten werden aangelegd (in de omgeving van de fabrieken werd ongeveer 500 km weg aangelegd met zink en/of lood houdende materialen). Verder wordt cadmium uitgestoten door verbrandingsovens (door het verbranden van cadmiumhoudende batterijen) en crematoria. Momenteel zijn veel oorzaken reeds opgelost, maar is er nog steeds cadmiumuitstoot (onder de wettelijke normen weliswaar) door de bedrijven.

Inname beperken[bewerken]

De volgende tips verkleinen de inname van cadmium (in sterk gecontamineerde gebieden):

  • Het eten van groenten van eigen streek beperken;
  • Bladgroenten uit eigen teelt vermijden (zie hoger), veiliger groenten zijn komkommers en pompoenen;
  • Het gebruik van put-en regenwater te beperken;
  • Niet roken. Sigarettenrook bevat cadmium. Eén sigaret bevat ongeveer 1-2 µg cadmium. Hiervan wordt circa 10% geïnhaleerd. Uit 20 sigaretten nemen rokers dus ongeveer 2-4 µg cadmium op [2];
  • De opname van stof beperken, door
    • Met nat te poetsen, of een stofzuiger met speciale filter te gebruiken;
    • De bodem in de omgeving van de woning te beplanten of te bedekken met houtschors, om opwaaien te voorkomen;
    • De voeten vegen bij het naar binnen komen.

Zie ook[bewerken]

Externe links[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  • Studie van transferrouten van cadmium en lood naar de mens in de Kempen, Licentiaatsthesis Michelle Plusquin, KU Leuven, 2004
  1. a b c d C. R. Hammond, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 56, CRC Press, p. B-10
  2. Rapport RIVM, p.167
Zoek dit woord op in WikiWoordenboek