Kadmium – Web o chemii, elektronice a programování

Kadmium, Cd, je měkký, nízkotavitelný, toxický kov. Objeveno bylo roku 1817. Jeho využití je limitováno jeho toxicitou, používá se, podobně jako zinek, v ochranných povlacích. V malých množstvích se také používá ve slitinách a bateriích.

Atomové číslo	48	Počet stabilních izotopů	6
Atomová hmotnost	112,411	Elektronová konfigurace	[Kr] 4d¹⁰ 5s²
Teplota tání [°C]	321,07	Teplota varu [°C]	767
Elektronegativita	1,69	Hustota [g.cm^-3]	8,650

Vlastnosti kadmia

Obsah

V zemské kůře i mořské vodě je jeho koncentrace nízká, asi 0,1 ppm v zemské kůře. Kadmium se v přírodě vyskytuje jako příměs zinkových a olověných rud. Nejvýznamnější rudou kadmia je greenockit, CdS.[4]

Greenockit a sfalerit. Zdroj: Robert M. Lavinsky

Izotopy kadmia

Přírodní kadmium se skládá z šesti stabilních izotopů a dvou radioizotopů s dlouhým poločasem přeměny.

Izotop	Poločas rozpadu	Zastoupení [%]
¹⁰⁶Cd	stabilní	1,25
¹⁰⁸Cd	stabilní	0,89
¹¹⁰Cd	stabilní	12,5
¹¹¹Cd	stabilní	12,8
¹¹²Cd	stabilní	24,1
¹¹³Cd	7,7×10¹⁵ let	12,2
¹¹⁴Cd	stabilní	28,8
¹¹⁶Cd	3,1×10¹⁹ let	7,51

Izotopy ¹¹³Cd i ¹¹⁶Cd se přeměňují mechanismem beta mínus:

$$^{113}_{\ \ 48}\textrm{Cd}\ \rightarrow\ ^{113}_{\ \ 49}\textrm{In}\ +\ ^{\ \ \ 0}_{-1}\textrm{e} \\
^{116}_{\ \ 48}\textrm{Cd}\ \rightarrow\ ^{116}_{\ \ 50}\textrm{Sn}\ +\ 2\ ^{\ \ \ 0}_{-1}\textrm{e}$$

¹⁰⁹Cd

Tento izomer se mění elektronovým záchytem na jaderný izomer ^109mAg, poločas přeměny je 461,4 dne:

$$^{109}_{\ \ 48}\textrm{Cd}\ \rightarrow\ ^{109m}_{\ \ \ \ \ 47}\textrm{Ag}$$

Využívá se izotopový zdroj rentgenového záření v mobilních zdrojích pro radioizotopovou rentgenovou fluorescenční analýzu (XRF). Využívá se např. pro stanovení kovů v odpadních vodách a kalech.

Připravuje se v cyklotronu ostřelováním stříbra deuterony:

$$^{109}_{\ \ 47}\textrm{Ag}\ +\ ^2_1\textrm{H}\ \rightarrow\ ^{109}_{\ \ 48}\textrm{Cd}\ +\ 2\ ^1_0\textrm{n}$$

¹¹⁵Cd

Tento izotop se přeměňuje emisí β^– na indium:

$$^{115}_{\ \ 48}\textrm{Cd}\ \rightarrow\ ^{115}_{\ \ 49}\textrm{In}\ +\ ^{\ \ \ 0}_{-1}\textrm{e}$$

Připravuje se v jaderném reaktoru ostřelováním kadmia neutrony:

$$^{114}_{\ \ 48}\textrm{Cd}\ +\ ^1_0\textrm{n}\ \rightarrow\ ^{115}_{\ \ 48}\textrm{Cd}\ +\ \gamma$$

Využívá se pro studium chování kadmia při metallurgických operacích, např. při destilaci kadmia z odpadních kalů z výroby zinku.

Chemické vlastnosti

Na vlhkém vzduchu rychle ztrácí lesk, v neoxidujících kyselinách se rozpouští za vývoje vodíku. Chemicky je velmi podobné zinku. Ve sloučeninách má převážně oxidační číslo II (elektronová konfigurace 4d¹⁰), méně často I (elektronová konfigurace 4d¹⁰ 5s¹). Dosahuje koordinačního čísla až sedm.

Známy jsou všechny čtyři halogenidy kademnaté, kromě bromidu, který je světle žlutý, jsou všechny bílé. Fluorid je ve vodě málo rozpustný (4,35 g/100 cm³), ostatní halogenidy jsou hygroskopické a tudíž velmi dobře rozpustné.

Oxid vzniká zahříváním kovu v kyslíku, má strukturu NaCl. Ve vodných roztocích vytváří hexaaquakademnatý ion [Cd(H₂O)₆]²⁺, v amonných roztocích vytváří tetraamminkademnatý ion [Cd(NH₃)₄]²⁺.

NiCd baterie

S kadmiem se potkáváme v nikl-kadmiových bateriích, jedná se o sekundární články, čili akumulátory. Elektrody jsou tvořeny hydroxidem nikelnatým a kademnatým.

Během vybíjení dochází k oxidaci kadmia a redukci niklu podle rovnice:

Cd + 2 NiO(OH) + 2 H₂O → Cd(OH)₂ + 2 Ni(OH)₂

Jejich výhodou je, že jim nevadí skladování ve vybitém stavu, ale mají nižší nábojovou kapacitu než NiMH a LiON.

NMR

Kadmium má dva NMR aktivní izotopy se spinem ½ – ¹¹¹Cd a ¹¹³Cd. Oba poskytují úzké signály v širokém rozmezí chemických posunů. Častěji se měří, mírně citlivější, jádro ¹¹³Cd. Primárním standardem je Me₂Cd.

	¹¹¹Cd	¹¹³Cd
Spin	½	½
Zastoupení v přírodě [%]	12,8 %	12,22
Rozsah chemických posunů	-650 – 0 ppm
Citlivost vzhledem k ¹H	1,24×10^-3	1,35×10^-3
Citlivost vzhledem k ¹³C	7,27	7,94
Rezonanční frekvence v poli 1 T	9,0692	9,4871
Jaderný magnetický moment	-0,5948861	-0,6223009

Chemické posuny

Me₂Cd	0
Dialkylkadmium	0 – -200
Diperfluoroalkylkadmium	-250 – -500
Dithio a diselenokadmium	-250 – -350
Porfyriny kadmia	-370 – -450
Karboxyláty kademnaté	-550 – -650
Chloristan kademnatý	-650

Odkazy

Navigace

2 Replies to “Kadmium”