Кадмий

КАДМИЙ, Cd (от греч. kadmeia — цинковая руда * а. cadmium; н. Kadmium; ф. cadmium; и. cadmio), — химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 48, атомная масса 112,41. В природе встречаются 8 стабильных изотопов ¹⁰⁶Cd (1,225%) ¹⁰⁸Cd (0,875%), ¹¹⁰Cd (12,3%), ¹¹¹Cd (12,75%), ¹¹²Cd (24,07%), ¹¹³Cd (12,26%), ¹¹⁴Cd (28,86%), ¹¹⁶Cd (7,58%). Открыт немецким химиком Ф. Штромейером в 1817.

Кадмий — серебристо-белый, мягкий металл. Кристаллическая решётка гексагональная, с параметрами а=0,297311 нм, с=0,560694 нм. Плотность 8650 кг/м³, t плавления 321,1°С, t кипения 766,5°С. Теплопроводность (при 0°С) 97,55 Вт/м•К; удельная теплоёмкость (при 25°С) 225,02 Дж/кг•К; удельное электросопротивление (при 20°С) 7,4•10^-8 Ом-м, температурный коэффициент электросопротивления 4,3•10^-3 (0-100°С) коэффициент термического расширения 29,8•10^-6К^-1 (при 298 К). Предел прочности при растяжении 64 МПа, относительное удлинение 20%, твёрдость по Бринеллю 160 МПа.

Степень окисления +2. На воздухе и в воде легко окисляется, покрываясь плёнкой CdO, предохраняющей металл от дальнейшего окисления. Гидрооксид кадмия выделяется в виде белого студенистого осадка при действии сильных оснований на его соли. Кадмий легко реагирует с соляной, серной, азотной кислотами с образованием растворимого хлорида, сульфата и нитрата; фторид кадмия растворим хуже. Cd²⁺ образует многочисленные хорошо растворимые комплексы. Металлический кадмий образует с Pb, Sr, Bi легкоплавкие сплавы. Соединения кадмия ядовиты, особенно пары оксида (ПДК 0,1 мг/м³). Содержание в земной коре 1,35•10^-5% по массе, в океанической воде — 1•10^-8%. Распределение в горных породах однородное: в каменных метеоритах 1•10^-5%, в ультраосновных породах 5•10^-6%, в основных — 1,9•10^-5%, в кислых -1•10^-5%, в осадочных — 3,6•10^-6% (по Виноградову). Образует редко встречающиеся минералы: гринокит CdS, отавит CdCO₃, кадмоселит CdSe, монтепонит CdO. Входит в виде изоморфной примеси в минералы цинка, особенно в сфалерит.

Кадмий получают либо растворением побочных продуктов переработки цинковых, свинцово- цинковых и медно-цинковых руд в серной кислоте с последующим осаждением элемента цинковой пылью, либо выделением электролизом; под слоем NaOH переплавляют в слитки. Металл высокой чистоты получают электрохимическим способом с применением глубокой очистки электролита от микропримесей, перегонкой кадмия и зонной плавкой. Кадмий используют для гальванических покрытий, производства пигментов, аккумуляторов, сплавов (в том числе припоев), полупроводников и люминофоров.

Производство кадмия в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах в 1978 составило 18,1 тысяч т. Главные производящие страны: Япония (3,6 тысяч т), США (1,7), Бельгия (1,7), ФРГ (1,3), Канада (1,2).