کادمیم

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
نقرهکادمیمایندیم
Zn

Cd

Hg
ظاهر
نقرهy gray metallic
ویژگی‌های کلی
نام, نماد, عدد کادمیم, Cd, 48
تلفظ به انگلیسی /ˈkædmiəm/ KAD-mee-əm
نام گروهی برای عناصر مشابه فلزات واسطه
توصیحات مربوط به گروه Alternatively considered a post-فلزات واسطه
گروه، تناوب، بلوک ۱۲۵, d
جرم اتمی استاندارد 112.411 g·mol−۱
آرایش الکترونی [Kr] 5s2 4d10
الکترون به لایه 2, 8, 18, 18, 2 (تصویر)
ویژگی‌های فیزیکی
حالت جامد
چگالی (نزدیک به r.t.) 8.65 g·cm−۳
چگالی مایع در m.p. 7.996 g·cm−۳
نقطه ذوب 594.22 K, 321.07 °C, 609.93 °F
نقطه جوش 1040 K, 767 °C, 1413 °F
گرمای هم‌جوشی 6.21 kJ·mol−1
گرمای تبخیر 99.87 kJ·mol−1
ظرفیت گرمایی 26.020 J·mol−۱·K−۱
فشار بخار
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k
دما (کلوین) 530 583 654 745 867 1040
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن 2, 1 (mildly basic oxide)
الکترونگاتیوی 1.69 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونیزه شدن 1st: 867.8 kJ·mol−1
2nd: 1631.4 kJ·mol−1
3rd: 3616 kJ·mol−1
شعاع اتمی 151 pm
شعاع کووالانسی 144±9 pm
شعاع واندروالانسی 158 pm
متفرقه
ساختار کریستالی hexagonal
مغناطیس دیامغناطیس[۱]
مقاومت الکتریکی (22 °C) 72.7 nΩ·m
رسانایی گرمایی (300 K) 96.6 W·m−1·K−1
انبساط گرمایی (25 °C) 30.8 µm·m−1·K−1
سرعت صوت (سیم نازک) (20 °C) 2310 m/s
مدول یانگ 50 GPa
مدول شیر 19 GPa
مدول باک 42 GPa
نسبت پواسون 0.30
سختی موس 2.0
سختی برینل 203 MPa
عدد کاس 7440-43-9
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های کادمیم
iso NA نیمه عمر DM DE (MeV) DP
106Cd 1.25% >9.5×1017 y εε2ν - 106Pd
107Cd syn 6.5 h ε 1.417 107Ag
108Cd 0.89% >6.7×1017 y εε2ν - 108Pd
109Cd syn 462.6 d ε 0.214 109Ag
110Cd 12.49% 110Cd ایزوتوپ پایدار است که 62 نوترون داردs
111Cd 12.8% 111Cd ایزوتوپ پایدار است که 63 نوترون داردs
112Cd 24.13% 112Cd ایزوتوپ پایدار است که 64 نوترون داردs
113Cd 12.22% 7.7×1015 y β 0.316 113In
113mCd syn 14.1 y β 0.580 113In
IT 0.264 113Cd
114Cd 28.73% >9.3×1017 y ββ2ν - 114Sn
115Cd syn 53.46 h β 1.446 115In
116Cd 7.49% 2.9×1019 y ββ2ν - 116Sn

کادمیم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Cd و عدد اتمی ۴۸ قرار گرفته‌است. کادمیم عنصری نسبتاً" کمیاب، نرم، با رنگ سفید مایل به آبی و فلز انتقالی سمی است که در سنگ معدن روی وجود داشته و در باتریها به مقدار زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خصوصیات قابل توجه[ویرایش]

کادمیم فلز دو ظرفیتی نرم، چکش خوار، انعطاف پذیر و به رنگ سفید مایل به آبی است که با چاقو به راحتی بریده می‌شود. این عنصر از بسیاری جهات شبیه روی است اما کادمیم ترکیبات پیچیده بیشتری بوجود می‌آورد. معمولی ترین حالت اکسیداسیون کادمیم ۲+ می‌باشد، گرچه نمونه‌های کمیابی از ۱+ نیز می‌توان پیدا کرد.

کاربردها[ویرایش]

تقریباً" سه چهارم کادمیم در باتریها به ویژه در باتری‌های Ni-Cd استفاده می‌گردد و بیشتر یک سوم باقی‌مانده عمدتاً" جهت رنگها، پوششها، آبکاری و بعنوان مواد ثبات بخش در پلاستیکها بکار می‌رود. کاربردهای دیگر:

در بعضی از آلیاژهای زود ذوب به کار می‌رود. به علت ضریب اصطکاک پائین و مقاومت بسیار خوب در برابر خستگی، در آلیاژهای بلبرینگ از آن استفاده می‌شود. ۶۰% از کادمیم یافت شده در آبکاری الکتریکی به کار می‌رود. انواع بسیاری از لحیم‌ها حاوی این فلز هستند. به عنوان مانعی برای کنترل کافش اتمی(nuclear fission) به کار می‌رود. ترکیبات حاوی کادمیم در مواد درخشان تلویزیون‌های سیاه و سفید و نیز در مواد درخشان آبی و سبز در لامپ تصویر تلویزیونهای رنگی بکار می‌روند. کادمیم نمکهای مختلفی را بوجود می‌آورد که معمول ترین آنها سولفات کادیم است. از این سولفید به‌عنوان رنگدانه زرد استفاده می‌شود. در برخی نیمه هادی‌ها کاربرد دارد. بعضی از ترکیبات کادمیم بعنوان تثبیت کننده در Polyvinyl Coloride بکار می‌رود.

تاریخچه[ویرایش]

کادمیم (لاتین cadmia، یونانی kadmeia به معنی کالامین) در سال ۱۸۱۷ در آلمان توسط Friedrich Stromeyer کشف شد. او این عنصر جدید را درون یک ناخالصی در کربنات روی پیدا کرد(کالامین) و برای مدت صد سال تنها تولید کننده مهم این فلز باقی ماند. این فلز به همان واژه لاتین کالامین نامگذاری شد چون آنرا در ترکیب روی یافته بودند. Stromeyer متوجه شد بعضی از نمونه‌های ناخالص کالامین هنگام حرارت تغییر رنگ می‌دهند اما کالامین خالص اینگونه نیست. گرچه کادیم وترکیبات آن به شدت سمی هستند، از سال 1907 British Pharmaceutical Codex اعلام می‌دارد که یدید کادیم بعنوان دارویی برای معالجه ورم مفاصل، سل غدد لنفاوی و سرمازدگی مورد استفاده قرار می‌گرفته‌است. در سال ۱۹۲۷ کنفرانس بین‌المللی اوزان و مقادیر، متر را با توجه به یک خط طیف کادیم قرمز دوباره تعریف نمود.(یعنی: طول موجهای 164.13،553،1=m1)این تعریف اکنون تغییر یافته(به krypton نگاه کنید)

پیدایش[ویرایش]

سنگهای معدن که حاوی کادمیم می‌باشند کمیاب بوده و در صورت یافت شدن به مقادیر خیلی کم وجود دارند. CdS) Greenockite)، تنها کانی مهم کادیم، تقریباً همیشه به ZnS) sphalerite) متصل است. درنتیجه کادمیم عمدتاً" بعنوان یک محصول جانبی از استخراج، خالص سازی و تصفیه سولفید اوره حاصل از سنگ معدن روی، و به میزان کمتر از سرب و مس تولید می‌شود.

مقدار کمی از کادمیم (تقریباً" ۱۰% مصرف)از منابع ثانویه- که عمدتاً" از خاکه حاصل ازبازیافت تکه‌های آهن و فولاد است- بدست می‌آید. تولید در آمریکا از سال ۱۹۰۷ آغاز گردید اما بعد از جنگ جهانی اول بود که این عنصر کاربرد فراوانی پیدا کرد.

ایزوتوپ‌ها[ویرایش]

کادمیم بطورطبیعی شامل ۶ ایزوتوپ پایداراست. ۲۷ ایزوتوپ پرتوزا(radioisotopes)شناخته شده که پایدارترین آنها Cd-113 با نیمه عمر ۷/۷ کوادریلیون سال،109 Cd- با نیمه عمر۶/۴۲۶ روز و Cd-115 با نیمه عمر ۴۶/۵۳ ساعت می‌باشد. مابقی ایزوتوپهای رادیو اکتیو دارای نیمه عمری کمتر از ۵/۲ ساعت بوده که اکثر آنها نیمه عمرشان کمتر از ۵ دقیقه‌است. این عنصر دارای ۸ ایزومر هسته‌ای «meta state) است که پایدار ترینشان Cdm-113 (با نیم عمر ۱۴٫۱ سال)، Cdm-115 (با نیم عمر ۴۴٫۶ روز) و Cdm-117 (با نیمه عمر ۳٫۳۶ ساعت) می‌باشد. ایزوتوپهای کادمیم از نظر وزن اتمی در بازه از واحد Cd-97» amu)، تا Cd-138) amu129.934) قراردارند. حالت فروپاشی اتمی بلافاصله، پیش از دومین ایزوتوپ پایدار فراوان، Cd-12، الکترون گیری و حالت بلافاصله بعدی، کاهش بتا می‌باشد. محصول فروپاشی اصلی قبل از Cd-112، عنصر ۴۷ «نقره) و محصول بعد از آن عنصر ۴۹ (ایندیم) است.

هشدارها[ویرایش]

کادمیم از معدود عناصری است که هیچگونه نقش ساختاری در بدن انسان ندارد. این عنصر و محلول ترکیبات آن حتی به میزان بسیار کم، سمی هستند و در اندام‌ها و محیط زیست، ذخیره می‌شوند. استنشاق گرد کادمیم به سرعت در دستگاه تنفسی و کلیه‌ها ایجاد مشکلاتی می‌کند که می‌توانند کشنده باشند (اغلب از نارسائی کلیوی). خوردن هر مقدار قابل ملاحظه‌ای ازکادمیم موجب مسمومیت سریع کبد وکلیه‌ها می‌گردد. ترکیباتی که محتوی کادمیم هستند نیز باعث مسمومیت می‌شوند.

منابع[ویرایش]

  1. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.