Kadmium

Kadmium
Atomové číslo	48
Relativní atomová hmotnost	112,411(8) amu
Elektronová konfigurace	[Kr] 4d10 5s2
Elektronegativita (Pauling)	1,69
Teplota tání	321,07 °C (594,22 K)
Teplota varu	767 °C (1040 K)
Hustota	8,65 g.cm-3
Hustota při teplotě tání	7,996 g.cm-3
Registrační číslo CAS	7440-43-9

Kadmium, chemická značka Cd, lat. Cadmium je měkký, lehce tavitelný, toxický kovový prvek. Slouží jako součást různých slitin a k povrchové ochraně jiných kovů před korozí. Vzhledem k jeho toxicitě je jeho praktické využití omezováno na nejnutnější minimum.

[editovat] Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

Typický kovový prvek bílé barvy. Byl objeven roku 1817 německým chemikem Friedrichem Stohmeyerem. Patří mezi přechodné prvky, které mají valenční elektrony v d-sféře. Ve sloučeninách se vyskytuje téměř pouze v mocenství Cd⁺², sloučeniny Cd⁺¹ jsou silně nestálé.

V silných minerálních kyselinách je kadmium dobře rozpustné za vývoje plynného vodíku. Na vzduchu je kovové kadmium stálé, ale v atmosféře kyslíku je možné jej zapálit za vzniku oxidu kademnatého CdO.

[editovat] Výskyt a výroba

V zemské kůře je kadmium vzácným prvkem. Průměrný obsah činí kolem 0,1 – 0,5 mg/kg. I v mořské vodě je jeho koncentrace značně nízká - 0,11 mikrogramu v jednom litru. Předpokládá se, že ve vesmíru připadá na jeden atom kadmia přibližně 36 miliard atomů vodíku.

V přírodě se kadmium vyskytuje jako příměs rud zinku a někdy i olova, z nichž se také společně získává. K oddělení kovů se vzhledem k poměrně nízkému bodu varu požívá destilace.

[editovat] Využití, sloučeniny

Díky prokázané toxicitě kadmia převládá v současné době tendence k jeho nahrazování jinými kovy všude tam, kde je to technicky a ekonomicky možné.

Pokrytí povrchu jiného kovu kadmiem bylo dříve velmi často používáno jako antikorozní ochrana především pro železo a jeho slitiny. Galvanické kadmiování různých pracovních nástrojů a železných součástek sloužilo jako vysoce účinná ochrana před atmosférickou korozí.

žlutý malířský pigment, CdS

Velmi významné využití nachází kadmium doposud při výrobě pájek. Jedná se přitom o slitiny kadmia se stříbrem, cínem a zinkem, které mají velmi dobré mechanické vlastnosti – pevnost a houževnatost sváru, ale i velmi dobře vedou elektrický proud. Díky tomu jsou i přes nepříznivé zdravotní účinky kadmia stále hojně využívány v elektronickém průmyslu. Je však zřejmé, že legislativa Evropské unie velmi brzy zakáže kompletně používání pájek s obsahem kaddmia v elektrotechnické výrobě.

Poměrně významné místo patří kadmiu ve výrobě galvanických elektrických článků typu Cd-Ni. Nikl-kadmiové akumulátory vykazují velmi dobré elektrické vlastnosti (kapacita x hmotnost) a lze je i zpětně dobíjet proudem opačné polarity. Na rozdíl od klasických olověných akumulátorů se v nich jako elektrolyt používá roztok alkalického hydroxidu. Reakci, při které dochází ke vzniku elektrického proudu lze vyjádřit jako:

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

Ze sloučenin kadmia má největší praktický význam sulfid (sirník) kademnatý CdS, intenzivně žlutá sloučenina slouží při výrobě malířských pigmentů jako kadmiová žluť. Uplatnění se i jako luminofor při výrobě černobílých televizích obrazovek.

[editovat] Zdravotní rizika

Kadmium patří mezi několik málo prvků, jejichž vliv na zdravotní stav lidského organizmu je jednoznačně negativní. Tento fakt se zdá být kuriózní např. i proto, že je chemicky velmi podobné zinku, jež je naopak nezbytnou součástí potravy a má důležitou roli pro správný vývoj a zdravotní stav lidského organizmu. Právě vzájemná chemická podobnost těchto prvků však působí problémy, protože kadmium může snadno vstupovat do různých enzymatických reakcí místo zinku a následné biochemické pochody neproběhnou nebo probíhají jiným způsobem. Příkladem je zablokování inzulínového cyklu, které může působit vážné zdravotní komplikace.

Dalším rizikovým faktorem u kadmia je skutečnost, že se jedná o mimořádně kumulativní jed. Přijaté kadmium se z organizmu vylučuje jen velmi pozvolna a obtížně, jeho většina se přitom koncentruje především v ledvinách a v menší míře i v játrech. Bylo prokázáno, že kadmium může v ledvinách setrvat až desítky let. Právě ty jsou při chronické otravě kadmiem nejvíce ohroženy.

Hlavními zdravotními projevy dlouhodobé (chronické) otravy kadmiem jsou kromě poškození ledvin a jater také osteoporóza - lidově řídnutí kostí a anémie neboli chudokrevnost, zvyšuje se i riziko srdečních a cévních onemocnění. Vyšší obsah kadmia totiž působí na metabolizmus vápníku a způsobuje jeho zvýšené vylučování z organizmu s následkem zeslabení kostní hmoty. Kadmium je také prokazatelně karcinogenní a jeho vysoký obsah v organizmu zvyšuje riziko vzniku rakovinného bujení. Při jednorázové vysoké dávce kadmia se dostavují bolesti břicha, průjmy a zvracení.

Do organizmu se kadmium dostává dvěma cestami – v potravě a dýcháním. Z potravin jsou rizikovým faktorem především vnitřnosti (játra, ledviny) nebo ryby, které byly kontaminovány kadmiem při svém růstu. Rizikové mohou být i zemědělské plodiny, pěstované na kadmiem kontaminované půdě.

Vhledem k nízkému bodu varu kadmia se tento prvek poměrně snadno dostává do atmosféry. Je proto nezbytné, aby hutní provozy, které s kadmiem pracují velmi důsledně dbaly o dokonalé čištění plynných exhalací, které z hutí odcházejí. Ohroženi totiž nejsou pouze přímo pracovníci v uvedených provozech, ale i obyvatelstvo v okolí, protože kadmium nasorbované na prachové částice a atmosférický aerosol může být větrem transportováno na značně velké vzdálenosti.

Patrně nejohroženější skupinu osob však tvoří kuřáci. Je jednoznačně prokázáno, že v náhodně vybraném vzorku populace obsahují ledviny silného kuřáka minimálně 10x více kadmia než u nekuřáka. Z výše uvedených faktů pak jasně vyplývá, že kuřák je kromě běžně uváděné rakoviny plic ohrožen i rakovinou nebo chronickým selháním činnosti ledvin.

Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu

Kadmium

Wikislovník obsahuje slovníkovou definici slova kadmium.