يوجد الكادميوم في القشرة الأرضية ممزوجًا بالمعادن والصخور والتربة وفي الماء. ويتحرك جزء آخر من العنصر عبر الغلاف الجوي بسبب النشاط البركاني والحرائق والنفايات الصناعية. نظرًا لأنه ليس شائعًا جدًا في حالته الطبيعية، يتم الحصول عليه من خلال إنتاج المعادن مثل الرصاص والنحاس والزنك. تعرف على المزيد حول هذا المعدن في الإدخال التالي.
ما هو الكادميوم؟
كعنصر كيميائي، فهو معدن انتقالي يحمل الرقم الذري 48 في الجدول الدوري. وهو ثقيل وسام وناعم ولونه أبيض مزرق وله نقطة انصهار منخفضة، مما يجعله مثاليًا لصنع سبائك النيكل والجنود والبطاريات.
رمز الكادميوم
Cd يأتي الاسم من الكلمة اليونانية kadmeia ، والتي تعني الكالامين أو النجاسة. ويسمى بهذا الاسم لأن العنصر وجد في آثار من كربونات الزنك التي غيرت لون هذا المركب، وهو إجراء لم يحدث عندما كان نقيا.
خصائص الكادميوم
عنصر الكادميوم هو معدن لين ومرن يقع في المجموعة 12 من الجدول الدوري تحت الرمز Cd، وله القدرة على تغيير لونه عند تعرضه لدرجات حرارة عالية. بالإضافة إلى ذلك، تسمح الحرارة بالانتقال إلى السائل والغاز. خصائص أخرى مذكورة أدناه:
- الحالة : صلبة وثقيلة.
- القابلية للطرق: عالية مما يسمح بالحصول على صفائح رقيقة من العنصر للتطبيقات الصناعية المختلفة.
- الطعم والرائحة : معدني وليس له رائحة مميزة.
- التركيب: يحتوي على 48 إلكترونًا وبروتونات تحتوي على 64 نيوترونًا.
- السمية : مرتفع ويعتبر من أكثر المعادن سمية في القشرة الأرضية.
- التفاعلية : عالية ضد الأحماض والأكسجين. بالإضافة إلى ذلك، فهو قابل للاشتعال عند درجات الحرارة المرتفعة، مما ينتج عنه أكسيد الكادميوم.
- البنية : يكون بلورياً عندما يبرد حيث يشكل أشكالاً ثمانيّة السطوح.
- الذوبان : وهو غير قابل للذوبان في الماء. ومع ذلك، عندما ينضم إلى عناصر أخرى، فهو قابل للذوبان وينتقل بسرعة في الماء.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية للكادميوم
- العدد الذري : 48
- الفترة : 5
- كتلة : د
- المجموعة : 12
- حالة الأكسدة : +1،+2
- نصف القطر التساهمي (Å): 148 م
- متوسط نصف القطر: 155 ساعة
- الكثافة: 8650 كجم/م3
- التكوين الإلكتروني: [Kr] 4d10 5s2
- الكتلة الذرية (جم/مول): 112.411 ش
- الإلكترونات لكل غلاف: 2، 8، 18، 18، 2
- جهد التأين الأول: (eV): 867.8
- نقطة الغليان: 768 درجة مئوية
- نقطة الانصهار: 321 درجة مئوية
- نصف القطر الذري: 161 ساعة
- السالبية الكهربية: 1.69
- الحرارة النوعية: 233 جول / (كجم)
- الموصلية الحرارية: 96.8 واط/(كم)
أصل الكادميوم
تم اكتشاف العنصر الكيميائي الكادميوم في عام 1817 من قبل فريدريش ستروهماير في ألمانيا. حصل عليها كبقايا غير نقية في عينة من كربونات الزنك. ولاحظ أن نغمة المركب تتغير عند تعرضه للحرارة. ولذلك قام ببعض التجارب لعزله عن طريق التحميص وتقليل الكبريت. وفي وقت لاحق لاحظ خصائصه السامة والمعدنية، لذلك من الممكن اليوم استخدامه على نطاق واسع في القطاع الكيميائي.
في ماذا يستخدم الكادميوم؟
هذا العنصر يقاوم التآكل، وله نقطة انصهار منخفضة وليونة عالية. هذه الأسباب تسمح باستخدامه في تصنيع البطاريات وطلاء المعادن وإنشاء الموصلات الكهربائية. الاستخدامات الأخرى للكادميوم هي:
- تصميم سبائك ذات درجة حرارة منخفضة، مع الحد الأدنى من معامل الاحتكاك ومقاومة عالية للتفاعلات غير المستقرة.
- تصنيع أجهزة إنذار السلامة من الحرائق باستخدام الصمامات التي تنشط عند درجات الحرارة المرتفعة.
- صناعة قضبان التحكم في تدفق النيوترونات في المفاعلات الذرية.
- يستخدم مركب هيدروكسيد الكادميوم في الطلاء الكهربائي وإنتاج الأقطاب الكهربائية في بطاريات النيكل والكادميوم.
- يتم استخدامه في صناعة المينا والأصباغ في الزجاج وكمحفز للهدرجة.
- يعمل مركب ستيرات الكادميوم الخاص به كمثبت في المواد البلاستيكية ضد تأثير الضوء والعوامل المناخية.
- يتم استخدامه في الألعاب النارية لإعطاء اللون للألعاب النارية.
- تستخدم كبريتات الكادميوم في المجال الطبي كمادة قابضة.
كيف يتم الحصول على الكادميوم؟
ويتم الحصول عليه من استخلاص الزنك كمنتج ثانوي للنحاس والرصاص، حيث يحتوي على نسبة 0.50% من العنصر. بعد تسخينهما، يظهر العنصران كأكسيد يتم اختزاله إلى كربون، وهو الإجراء الذي يطلق المعدن. ثم يتم تقطيره جزئيًا للحصول على عينة نقية تمامًا.
سمية الكادميوم
يندرج في فئة المواد المسرطنة للإنسان. في الوقت الحالي، زاد الإنسان من استخدام المعادن، وبالتالي فإن مخاطر التسمم موجودة بشكل يومي. وهو قادر على السفر لمسافات طويلة عبر الهواء، ويتعرض الأشخاص الذين يدخنون التبغ أو الذين يعملون في صناعة المعادن لاستنشاقه بشكل مباشر.
باختصار، يعتبر الكادميوم عنصرًا انتقاليًا ثقيلًا وسامًا بيئيًا. وهو مرن ومرن وله نقطة انصهار منخفضة، مما يسمح باستخدامه في مختلف السبائك الحرارية والنووية.