Početna za: KADMIJ, Cd  

SPOJEVI, DOBIVANJE I UPORABA

Dobivanje kadmija:

Dobivanje kadmija vezano je za dobivanje cinka jer nastaje kao nusproizvod prilikom suhog i elektrolitskog postupka dobivanja cinka.

Kod suhog dobivanja cinka kadmij se lakše reducira i isparava od cinka jer je plemenitiji metal i ima niže vrelište. Zbog toga se pri redukciji cinkovih ruda kadmij izdestilira u mufole i u predloškama prevede u kadmijev oksid (CdO). Dobiveni cinkov prah koji sadrži i CdO, u posebnim manjim mufolama, miješa se s koksom i destilira pri čemu najprije prelazi kadmij, koji se u predlošci kondenzira, djelomice kao metal, a djelomice kao prah. Ovaj kadmijem obogaćen prah ponovo se destilira s koksom kod nešto više temperature i daje čišći metal, čistoće oko 99,5%.

Kod elektrolitskog postupka dobivanja cinka, kadmij koji se nalazi u lugovima cinkovog sulfata taloži se cinkom pri čemu se dobije spužvasti kadmij:

Cd^2+ + Zn <-> Cd + Zn^2+

Dobiveni spužvasti kadmij oksidira se u kadmijev oksid i otopi u sumpornoj kiselini. Zatim se otopina kadmijevog sulfata podvrgava elektrolizi u kojoj se upotrebljava katoda od aluminija i anoda od olova. Tijekom elektrolize na katodi se izlučuje kadmij čistoće 96-97%, a na anodi se izlučuje kisik prema sumarnoj jednadžbi elektrolize:

CdSO4 + H2O <-> Cd + H2SO4 + 0.5O2

Industrijski dobiven kadmij mora imati čistoću 99,9% sa specificiranim maksimalnim sadržajem primjesa. Glavne su primjese cink, bakar, olovo, kositar i srebro, a u manjim količinama (oko 0.001%) antirnon, arsen i telurij. 


Svojstva i upotreba kadmija:

Kadmij je srebrnobijel, prilično mekan i plastičan metal koji se može rezati nožem, vući u žice i kovati u listiće. Prilikom savijanja kadmija nastaje karakterističan škripavi zvuk. Izomorfan je sa cinkom i ima gustu heksagonsku kristainu rešetku. Prirodni kadmij sadrži osam stabilnih izotopa s masenim brojevima: 106, 108, 110 , 114 i 116. Pri sobnoj temperaturi je stabilan. Zagrijavanjem se površina kadmija oksidira postajući svijetložute do tamnosmeđe boje, a ako se zagrije do vrelišta gori žutocrvenim plamenom i prelazi u smeđi kadmijev oksid (CdO). U oksidirajućim kiselinama lako se otapa (npr. u dušičnoj), nešto teže u neoksidirajućim kiselinama (klorovodičnoj i sumpornoj), a u lužinama se ne otapa. Kadmij, njegovi spojevi i otopine, vrlo su otrovni. Naročito su otrovne pare kadmijevog oksida, koje, nakon kratkog vremena i u malim koncentracijama (~1mg/m^3), uzrokuju smetnje poput povišene tjelesne temperature, mučnine i jake nadražaje dišnih puteva, a već nakon dvanaest sati udisanja para može doći do plućnog endema i smrti. Kadmijev oksid u obliku prašine nešto je manje otrovan, a njegovo udisanje uzrokuje jaku sekreciju iz nosa i gubljenje osjeta za miris. Maksimalna dozvoljena koncentracija para kadmijevog oksida u radnim prostorijama je 0,15mg/m^3 za maksimalnu izloženost 15 minuta, odnosno 0,05mg/m^3 tijekom radnog vremena.

Kadmij se upotrebljava za prekrivanje drugih metala elektroplatiniranjem, osobito željeza i čelika, za izradu niskotaljivih legura te ponovo punjivih Ni-Cd baterija. Proizvodnja ovih baterija znatno je porasla zadnjih godina zbog njihovog velikog električnog kapaciteta i male mase. Ugrađuju se u najrazličitije uređaje od elektromobila, pokretnih izvora napajanja do kućanskih i toaletnih uređaja. Kadmij se koristi i kao materijal za kontrolu fisije u nuklearnim reaktorima, te za zaštitu plavog i zelenog fosforescentnog nanosa katodnih cijevi TV u boji.

Legure Cd-Pb i Cd-Sn imaju nisko talište pa se upotrebljavaju za izradu niti osigurača u protupožarnoj signalizaciji, dijelova automata u vatrogasnoj tehnici i za izradu parnih kotlova. Legure Cd-Cu sa sadržajem od 0,5 - 1% kadmija upotrebljavaju se za izradu telefonskih, željezničkih i tramvajskih vodova, a legure kadmija s niklom, srebrom i bakrom postojane su na visokim temperaturama pa se upotrebljavaju za dijelove motora s unutrašnjim izgaranjem. Legura Cd - Ag koristi se u stomatološkoj protetici.

Zbog toksičnosti kadmija i njegovih spojeva, te razvojem ekološke svijesti, u novije se doba kadmij polagano počinje izbacivati iz upotrebe i, gdje god je moguće, nadomješta zamjenskim materijalom. Već desetak godina ne proizvodi se kadmijem elektroplatinirano posude, a nikal-kadmijevim baterijama traži se alternativa u nikal-nikalhidridnim baterijama. Ove baterije koriste sposobnost pohranjivanja (apsorpcije) velikih količina vodika.


Spojevi kadmija:

U spojevima kadmij uglavnom ima oksidacijski broj +2, koje je jedino stabilno stanje, a spojevi su uglavnom ionskog karaktera. Poput žive, ali u mnogo manjem broju spojeva, kadmij može stvarati spojeve u kojima se nalazi ion.

-Kadmijev hidroksid (Cd(OH)2) nastaje kao bijel talog reakcijom kadmijevih soli u lužnatim otopinama. Ima isključivo alkaIna svojstva i lako se otapa u kiselinama. Otapanjem u amonijaku daje kompleksnu sol.

-Kadmijev klorid (CdCl2) blistav je i bezbojan kristal, lako topljivi u vodi, alkoholu i acetonu. U vodi hidrolizira. Upotrebljava se kao apsorpcijsko sredstvo za sumporovodik, u mikroskopskoj tehnici, galvanotehnici i fotgrafiji.

-Kadmijev nitrat tetrahidrat (Cd(NO3)2 x 4H2O) dolazi u obliku bezbojnih igličastih kristala, topljivih u vodi. Upotrebljava se u proizvodnji akumulatorskih ploča te u industriji stakla i porculana.

-Kadmijev oksid (CdO) amorfan je prah koji, ovisno o veličini čestica, može biti žutocrvene do tamnosmeđe boje. Otapa se u kiselinama, u otopinama alkalijskih cijanida i amonijevih soli, a ne otapa u vodi i lužinama. Vrlo je otrovan. Upotrebljava se u kupkama za elektroplatiniranje kadmijem gdje je glavni sastojak te kao katalizator u reakcijama polimerizacije i hidrogeniranja.

-Kadmijev sulfat (CdSO4) iz vodene otopine kristalizira kao hidrat prilično čudne formule CdSO4 x 8/3H2O u obliku bijelih kristala. Vrlo je topljiv u vodi, a netopljiv je u alkoholu. Upotrebljava se u galvanotehnici kao elektrolit u normalnim Westonovim člancima, u medicini i za pri pravu pigmenta.

-Kadmijev sulfid (CdS) krutina je žute boje koja stajanjem na vlažnom zraku i svjetlu prelazi u bijeli sulfat CdSO4. Slabo je topljiv u razrijeđenim kiselinama, a dobro u koncentriranim. Upotrebljava se kao uljana boja (kadmijevo žutilo), za bojanje gume i emajla, u proizvodnji crvenog stakla i u fotoosjetljivim uredajima. Zbog toksičnosti i ovom se spoju traži supstitucijska tvar.

 Početna za: KADMIJ, Cd