Kadmium

Vydáno: 26. 10. 2014; Poslední aktualizace: 25. 10. 2023; Autor: Zdeněk Moravec

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.

Kovové kadmium
Kovové kadmium
Atomové číslo48Počet stabilních izotopů6
Atomová hmotnost112,411Elektronová konfigurace[Kr] 4d10 5s2
Teplota tání [°C]321,07Teplota varu [°C]767
Elektronegativita1,69Hustota [g.cm-3]8,650
Vlastnosti kadmia

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.

IzotopPoločas rozpaduZastoupení [%]
106Cdstabilní1,25
108Cdstabilní0,89
110Cdstabilní12,5
111Cdstabilní12,8
112Cdstabilní24,1
113Cd7,7×1015 let12,2
114Cdstabilní28,8
116Cd3,1×1019 let7,51

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.

NiCd baterie, zdroj: Commons

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.

 111Cd113Cd
Spin½½
Zastoupení v přírodě [%]12,8 %12,22
Rozsah chemických posunů-650 – 0 ppm
Citlivost vzhledem k 1H1,24×10-31,35×10-3
Citlivost vzhledem k 13C7,277,94
Rezonanční frekvence v poli 1 T9,06929,4871
Jaderný magnetický moment-0,5948861-0,6223009

Chemické posuny

Me2Cd0
Dialkylkadmium0 – -200
Diperfluoroalkylkadmium-250 – -500
Dithio a diselenokadmium-250 – -350
Porfyriny kadmia-370 – -450
Karboxyláty kademnaté-550 – -650
Chloristan kademnatý-650

Odkazy

  1. Kadmium na české wikipedii
  2. Kadmium na anglické wikipedii
  3. 113Cd NMR Experiments Reveal an Unusual Metal Cluster in the Solution Structure of the Yeast Splicing Protein Bud31p
  4. Greenockit

Navigace

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
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 La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

2 Replies to “Kadmium”

Leave a Reply

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..