Kadmium

Kadmium er et grunnstoff med kjemisk symbol Cd (av latin: cadmia) og atomnummer 48. Atommassen (u) er 112,4.

Kadmium
Basisdata
Navn		Kadmium
Symbol		Cd
Atomnummer		48
Utseende		metallisk sølvgrå
Plass i periodesystemet
Gruppe		12
Periode		5
Blokk		d
Kjemisk serie		transisjonsmetall
Atomegenskaper
Atomvekt		112,411 u
Empirisk atomradius		155 pm
Kalkulert atomradius		161 pm
Kovalent atomradius		148 pm
Elektronkonfigurasjon		[Kr] 5s2 4d10
Elektroner per energinivå		2, 8, 18, 18, 2
Oksidasjonstilstander		2
Krystallstruktur		heksagonal
Fysiske egenskaper
Stofftilstand		Fast stoff
Smeltepunkt		321,07 °C
Kokepunkt		767 °C
Molart volum		13,00 · 10-6 m³/mol
Tetthet		8650 kg/m³
Hardhet		2 (Mohs skala)
Fordampningsvarme		100 kJ/mol
Smeltevarme		6,192 kJ/mol
Damptrykk		14,8 Pa ved 597 K
Lydfart		2 310 m/s
Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen		1,69
Spesifikk varmekapasitet		233 J/(kg · K)
Elektrisk ledningsevne		13,8 · 106 S/m
Termisk konduktivitet		96,8 W/(m · K)
SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi.

Historie

Kadmium ble oppdaget i 1817 av de tyske kjemikerne Friedrich Stromeyer og Carl Samuel Hermann, uavhengig av hverandre. De oppdaget at forurenset sinkkarbonat ble farget gult ved oppvarming, noe som rent sinkkarbonat ikke gjorde. Nærmere undersøkelser førte til oppdagelsen av grunnstoffet, og i nærmere 100 år ble metallet bare utvunnet i Tyskland.

Navnet kommer fra gresk καδμεία – kadmeia for sinkkarbonat og stammer fra Kadmos, grunnleggeren av byen Theben i gresk mytologi.

Kadmiumatomets elektronskall

Egenskaper

Kadmium er et mykt, formbart, smibart og blåhvitt bivalent metall. Det har mange likhetstrekk med sink, men danner mer komplekse forbindelser. I romtemperert, tørr luft er kadmium korrosjonsbestandig, men angripes langsomt i fuktig luft. De fleste syrer løser opp kadmium, men metallet er motstandsdyktig overfor baser. De fleste kadmiumsalter er løselig i vann, og de er som regel fargeløse. Et unntak er kadmiumsulfid som har en klar gul farge, og som derfor blir benyttet som fargepigment. Den vanligste oksidasjonstilstanden er +2, men også sporadiske tilfeller av +1 kan finnes. Kadmium er meget giftig.

Bølgelengden til den røde spektrallinjen fra kadmium ble fra 1927 til 1960 brukt som definisjonen på én meter. (1 meter = 1 533 164,13 bølgelengder).

Kadmiumisotopen ¹¹³Cd absorberer langsomme nøytroner.

Isotoper

Naturlig forekommende kadmium består av 8 isotoper, hvorav 6 er stabile: ¹⁰⁶Cd (1,25 %), ¹⁰⁸Cd (0,89 %), ¹¹⁰Cd (12,49 %), ¹¹¹Cd (12,8 %), ¹¹²Cd (24,13 %) og ¹¹⁴Cd (28,73 %), og 2 er ustabile (og dermed radioaktive): ¹¹³Cd (12,22 %) med halveringstid 7,61 × 10¹⁵ år og ¹¹⁶Cd (7,49 %) med halveringstid 3,01 × 10¹⁹ år (den lange halveringstiden gjør at denne isotopen ofte blir betraktet som stabil). I tillegg er 30 kunstig fremstilte ustabile isotoper kjent. De mest stabile av disse er ^113m1Cd med halveringstid 14,1 år, ¹⁰⁹Cd med halveringstid 462,6 døgn, ^115m1Cd med halveringstid 44,6 døgn og ¹¹⁵Cd med halveringstid 53,46 timer. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 7 timer, og de fleste kortere enn 1 time.^[1]

CAS-nummer: 7440-43-9

Forekomst

Kadmium-kule

Kadmiumholdige mineraler er sjeldne, og inneholder lave konsentrasjoner. Greenockitt (CdS) er det eneste kadmiummineralet av betydning og det er nesten alltid funnet sammen med sinksulfid (ZnS). Kadmium er derfor hovedsakelig et biprodukt av sinkproduksjon. Fremstilling av metallet begynte i 1907 i USA, men det var ikke før etter første verdenskrig at kadmium ble brukt i større utstrekning.

I 2007 ble det produsert 19 900 tonn kadmium på verdensbasis (USAs produksjon ble ikke offentliggjort av konkurransehensyn). De største produsentlandene var Sør-Korea (3 000 tonn), Kina (3 400 tonn), Canada og Japan (hver med 2 100 tonn) og Kasakhstan (2 000 tonn). Verdens utvinnbare kadmium-reserver anslås til 490 000 tonn, hvorav Kina har de største reservene med 99 000 tonn. Kadmium blir gjenvunnet, men mengden er ikke oppgitt.^[2]

Anvendelse

I 2007 gikk 83 % av kadmiumforbruket til produksjon av nikkel-kadmium-batterier (NiCd)^[2]. Et annet vanlig produkt er lagermetall, på grunn av den lave friksjonskoeffisienten og stor motstandsdyktighet mot materialtretthet. Det brukes også som fargepigment, men bruken er de senere årene redusert på grunn av giftigheten. Kadmium kan også brukes i kontrollstaver i kjernekraftverk på grunn av dets evne til å ta opp nøytroner. Kadmium brukes også til kadmiering, som vil si å legge et belegg av Kadmium på en stålgjenstand for å beskytte den mot, blant annet, korrosjon.

Giftighet

Inhalering av kadmium-holdig røyk kan i første omgang føre til metallfeber, men kan utvikle seg til lungebetennelse, lungeødem (væske i lungene), og ende med død.^{[trenger referanse]}

Kadmium er bioakumulerende. Små mengder kan føre til skader på leveren, lungene, nyrene og skjelettet. Kadmium er også klassifisert som reproduksjonsskadelig. De fleste kadmiumforbindelser er kreftfremkallende.

NiCd-batterier

Nikkelkadmium-batterier (NiCd) har unike egenskaper som gjør at denne teknologien fremdeles brukes i mange applikasjoner. NiCd har gode høyeffekts- og høytemperaturegenskaper. NiCd er et godt, gammelt og robust gjennomprøvet batteri. Framtiden er dog noe uviss da det diskuteres innen EU å forby batterier som inneholder tungmetaller som kadmium. NiCd-batterier er merket med retursymbol. Den nominelle batterispenningen er 1,2V / celle.

Referanser

1. Lawrence Berkeley National Laboratory – Isotoptabell for kadmium Arkivert 22. juni 2008 hos Wayback Machine.
2. US Geological Survey - Mineral Commodity Summary 2008 (pdf)

Eksterne lenker

• Miljøstatus i Norge: Kadmium og kadmiumforbindelser