Cadmiu - Cadmium

Cadmiu,  48 Cd
Bară de cadmiu-cristal.jpg
Cadmiu
Pronunție / K æ d m i ə m / ( KAD -mee-əm )
Aspect argintiu-albastru-gri metalizat
Greutate atomică standard A r, std (Cd) 112.414 (4)
Cadmiu în tabelul periodic
Hidrogen Heliu
Litiu Beriliu Bor Carbon Azot Oxigen Fluor Neon
Sodiu Magneziu Aluminiu Siliciu Fosfor Sulf Clor Argon
Potasiu Calciu Scandiu Titan Vanadiu Crom Mangan Fier Cobalt Nichel Cupru Zinc Galiu Germaniu Arsenic Seleniu Brom Krypton
Rubidiu Stronţiu Itriu Zirconiu Niobiu Molibden Technetium Ruteniu Rodiu Paladiu Argint Cadmiu Indiu Staniu Antimoniu Telurul Iod Xenon
Cesiu Bariu Lantan Ceriu Praseodim Neodim Prometiu Samarium Europium Gadolinium Terbiu Disproziu Holmiu Erbiu Tuliu Ytterbium Lutetium Hafniu Tantal Tungsten Reniu Osmiu Iridiu Platină Aur Mercur (element) Taliu Conduce Bismut Poloniu Astatine Radon
Francium Radiu Actinium Toriu Protactiniu Uraniu Neptunium Plutoniu Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendeleviu Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Zn

Cd

Hg
argintcadmiuindiu
Număr atomic ( Z ) 48
grup grupa 12
Perioadă perioada 5
bloc   blocare d
Configuratie electronica [ Kr ] 4d 10 5s 2
Electroni pe coajă 2, 8, 18, 18, 2
Proprietăți fizice
Faza la  STP solid
Punct de topire 594,22  K (321,07 ° C, 609,93 ° F)
Punct de fierbere 1040 K (767 ° C, 1413 ° F)
Densitate (aproape  rt ) 8,65 g / cm 3
când este lichid (la  mp ) 7,996 g / cm 3
Căldura de fuziune 6,21  kJ / mol
Căldura de vaporizare 99,87 kJ / mol
Capacitatea de căldură molară 26,020 J / (mol · K)
Presiunea de vapori
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
la  T  (K) 530 583 654 745 867 1040
Proprietăți atomice
Stări de oxidare −2, +1, +2 (un oxid ușor bazic )
Electronegativitate Scala Pauling: 1,69
Energiile de ionizare
Raza atomică empiric: 151  pm
Raza covalentă 144 ± 21:00
Raza Van der Waals Ora 158
Liniile de culoare într-o gamă spectrală
Liniile spectrale de cadmiu
Alte proprietăți
Apariție naturală primordial
Structură cristalină hexagonale ambalate close- (HCP)
Structură cristalină hexagonală strânsă pentru cadmiu
Viteza sunetului subțire 2310 m / s (la 20 ° C)
Expansiunea termică 30,8 µm / (m⋅K) (la 25 ° C)
Conductivitate termică 96,6 W / (m⋅K)
Rezistență electrică 72,7 nΩ⋅m (la 22 ° C)
Ordinea magnetică diamagnetic
Sensibilitate magnetică molară −19,8 × 10 −6  cm 3 / mol
Modulul lui Young 50 GPa
Modul de forfecare 19 GPa
Modul în vrac 42 GPa
Raportul Poisson 0,30
Duritatea lui Mohs 2.0
Duritatea Brinell 203–220 MPa
Numar CAS 7440-43-9
Istorie
Descoperire și prima izolare Karl Samuel Leberecht Hermann și Friedrich Stromeyer (1817)
Numit de Friedrich Stromeyer (1817)
Principalii izotopi ai cadmiului
Izotop Abundenţă Timp de înjumătățire ( t 1/2 ) Modul de descompunere Produs
106 Cd 1,25% grajd
107 Cd sin 6,5 ore ε 107 Ag
108 Cd 0,89% grajd
109 Cd sin 462,6 d ε 109 Ag
110 Cd 12,47% grajd
111 Cd 12,80% grajd
112 Cd 24,11% grajd
113 Cd 12,23% 7,7 × 10 15  ani β - 113 în
113 m Cd sin 14,1 ani β - 113 în
ACEASTA 113 Cd
114 Cd 28,75% grajd
115 Cd sin 53,46 h β - 115 în
116 Cd 7,51% 3,1 × 10 19  ani β - β - 116 Sn
Categorie Categorie: Cadmiu
| referințe

Cadmiul este un element chimic cu simbolul Cd și numărul atomic 48. Acest metal moale, alb-argintiu, este similar din punct de vedere chimic cu celelalte două metale stabile din grupa 12 , zinc și mercur . La fel ca zincul, demonstrează starea de oxidare +2 în majoritatea compușilor săi și, ca și mercurul, are un punct de topire mai mic decât metalele de tranziție din grupele 3 până la 11 . Cadmiul și congenerii săi din grupa 12 nu sunt adesea considerați metale de tranziție, deoarece nu au parțial umplut d sau f cochilii de electroni în stările elementare sau comune de oxidare. Concentrația medie de cadmiu în scoarța Pământului este cuprinsă între 0,1 și 0,5 părți pe milion (ppm). A fost descoperit în 1817 simultan de Stromeyer și Hermann , ambii în Germania, ca o impuritate în carbonat de zinc .

Cadmiul apare ca o componentă minoră în majoritatea minereurilor de zinc și este un produs secundar al producției de zinc. Cadmiul a fost folosit mult timp ca o placare rezistentă la coroziune pe oțel , iar compușii de cadmiu sunt folosiți ca pigmenți roșii, portocalii și galbeni , pentru colorarea sticlei și pentru stabilizarea plasticului . Utilizarea cadmiului este în general în scădere, deoarece este toxică (este specificată în mod specific în Directiva europeană privind restricția substanțelor periculoase ), iar bateriile nichel-cadmiu au fost înlocuite cu baterii nichel-metal hidrură și baterii litiu-ion . Una dintre puținele sale noi utilizări este în panourile solare de telurură de cadmiu .

Deși cadmiul nu are o funcție biologică cunoscută în organismele superioare, s- a găsit o anhidrază carbonică dependentă de cadmiu în diatomeele marine .

Caracteristici

Proprietăți fizice

Cadmiul este un metal divalent moale, maleabil , ductil , alb-argintiu . Este similar în multe privințe cu zincul, dar formează compuși complecși . Spre deosebire de majoritatea celorlalte metale, cadmiul este rezistent la coroziune și este utilizat ca placă de protecție pentru alte metale. Ca metal în vrac, cadmiul este insolubil în apă și nu este inflamabil ; cu toate acestea, în forma sa sub formă de pulbere, poate arde și elibera vapori toxici .

Proprietăți chimice

Deși cadmiul are de obicei o stare de oxidare de +2, există și în starea +1. Cadmiul și congenerii săi nu sunt întotdeauna considerați metale de tranziție, deoarece nu au parțial umplute cochilii de electroni d sau f în stările elementare sau comune de oxidare. Cadmiul arde în aer pentru a forma oxid de cadmiu amorf maro (CdO); cristalin forma acestui compus este un roșu închis , care își schimbă culoarea atunci când este încălzit, similar cu oxid de zinc . Acidul clorhidric , acidul sulfuric și acidul azotic dizolvă cadmiul formând clorură de cadmiu (CdCl 2 ), sulfat de cadmiu (CdSO 4 ) sau azotat de cadmiu (Cd (NO 3 ) 2 ). Starea de oxidare +1 poate fi produsă prin dizolvarea cadmiului într-un amestec de clorură de cadmiu și clorură de aluminiu , formând cationul Cd 2 2+ , care este similar cu cationul Hg 2 2+ din clorura de mercur (I) .

Cd + CdCl 2 + 2 AlCl 3 → Cd 2 (AlCl 4 ) 2

Au fost determinate structurile multor complexe de cadmiu cu nucleobaze , aminoacizi și vitamine .

Izotopi

Secțiunea transversală totală de cadmiu-113 arată clar limita de cadmiu

Cadmiul natural este compus din opt izotopi . Două dintre ele sunt radioactive , iar trei se așteaptă să se descompună, dar nu au făcut-o în condiții de laborator. Cei doi izotopi radioactivi naturali sunt de 113 Cd ( decadere beta , timpul de înjumătățire este7,7 × 10 15  y ) și 116 Cd ( dezintegrare dublă beta cu doi neutrini , timpul de înjumătățire este2,9 × 10 19  ani ). Celelalte trei sunt 106 Cd, 108 Cd (ambele cu captură dublă de electroni ) și 114 Cd (dezintegrarea beta dublă); au fost stabilite doar limite inferioare pentru aceste perioade de înjumătățire. Cel puțin trei izotopi - 110 Cd, 111 Cd și 112 Cd - sunt stabile. Dintre izotopii care nu apar în mod natural, cei mai longevivi sunt 109 Cd cu un timp de înjumătățire de 462,6 zile și 115 Cd cu un timp de înjumătățire de 53,46 ore. Toți izotopii radioactivi rămași au timp de înjumătățire mai mic de 2,5 ore, iar majoritatea au timp de înjumătățire mai mic de 5 minute. Cadmiul are 8 meta stări cunoscute , cea mai stabilă fiind 113m Cd ( t 1⁄2  = 14,1 ani), 115m Cd ( t 1⁄2  = 44,6 zile) și 117m Cd ( t 1⁄2  = 3,36 ore).

Izotopii cunoscuți ai cadmiului variază în masă atomică de la 94.950  u ( 95 Cd) la 131.946 u ( 132 Cd). Pentru izotopii mai ușori de 112 u, modul principal de descompunere este captarea electronilor, iar produsul dominant de descompunere este elementul 47 ( argint ). Izotopii mai grei se degradează mai ales prin elementul 49 producător de emisii beta ( indiu ).

Un izotop de cadmiu, 113 Cd, absoarbe neutronii cu selectivitate ridicată: cu o probabilitate foarte mare, neutronii cu energie sub limita de cadmiu vor fi absorbiți; cele mai mari decât limita vor fi transmise . Limita de cadmiu este de aproximativ 0,5 eV, iar neutronii sub acest nivel sunt considerați neutroni lenti , diferiți de neutroni intermediari și rapizi .

Cadmiul este creat prin procesul s în stele cu masă mică până la medie cu mase de la 0,6 până la 10  mase solare , pe parcursul a mii de ani. În acest proces, un atom de argint captează un neutron și apoi suferă o descompunere beta .

Istorie

Cadmiul ( latină cadmia , greacă καδμεία care înseamnă „ calamină ”, un amestec de minerale purtătoare de cadmiu care a fost numit după caracterul mitologic grecesc Κάδμος, Cadmus , fondatorul Tebei ) a fost descoperit în compușii de zinc contaminați vânduți în farmaciile din Germania în 1817 de către Friedrich Stromeyer . Karl Samuel Leberecht Hermann a investigat simultan decolorarea oxidului de zinc și a găsit o impuritate, suspectată mai întâi ca fiind arsenic , din cauza precipitatului galben cu hidrogen sulfurat . În plus, Stromeyer a descoperit că un furnizor a vândut carbonat de zinc în loc de oxid de zinc. Stromeyer a găsit noul element ca o impuritate în carbonat de zinc (calamină) și, timp de 100 de ani, Germania a rămas singurul producător important de metal. Metalul a fost numit după cuvântul latin pentru calamină, deoarece a fost găsit în acest minereu de zinc. Stromeyer a remarcat faptul că unele probe impure de calamină și-au schimbat culoarea atunci când au fost încălzite, dar calamina pură nu. El a fost persistent în studierea acestor rezultate și, în cele din urmă, a izolat cadmiul metalic prin prăjirea și reducerea sulfurii . Potențialul galbenului de cadmiu ca pigment a fost recunoscut în anii 1840, dar lipsa cadmiului a limitat această aplicație.

Chiar dacă cadmiul și compușii săi sunt toxici în anumite forme și concentrații, Codul farmaceutic britanic din 1907 prevede că iodura de cadmiu a fost utilizată ca medicament pentru tratarea „articulațiilor mărite, a glandelor scrofuloase și a chinurilor”.

În 1907, Uniunea Astronomică Internațională a definit ångström internațional în termeni de linie spectrală de cadmiu roșu (1 lungime de undă = 6438,46963 Å). Aceasta a fost adoptată de cea de-a 7-a Conferință generală privind greutățile și măsurile din 1927. În 1960, definițiile atât ale contorului, cât și ale ångström au fost schimbate pentru a utiliza criptonul .

După ce a început producția de cadmiu la scară industrială în anii 1930 și 1940, aplicația majoră a cadmiului a fost acoperirea fierului și a oțelului pentru a preveni coroziunea; în 1944, 62% și în 1956, 59% din cadmiul din Statele Unite a fost folosit pentru placare . În 1956, 24% din cadmiu din Statele Unite a fost utilizat pentru a doua aplicare în pigmenți roșii, portocalii și galbeni din sulfuri și selenuri de cadmiu.

Efectul stabilizator al substanțelor chimice din cadmiu, cum ar fi carboxilații lauratul de cadmiu și stearatul de cadmiu, asupra PVC-ului au condus la o utilizare crescută a acestor compuși în anii 1970 și 1980. Cererea de cadmiu în pigmenți, acoperiri, stabilizatori și aliaje a scăzut ca urmare a reglementărilor de mediu și de sănătate din anii 1980 și 1990; în 2006, doar 7% din consumul total de cadmiu a fost utilizat pentru placare și doar 10% a fost utilizat pentru pigmenți. În același timp, aceste scăderi ale consumului au fost compensate de o cerere tot mai mare de cadmiu pentru bateriile nichel-cadmiu, care a reprezentat 81% din consumul de cadmiu din Statele Unite în 2006.

Apariție

Cadmiu metalic

Cadmiul reprezintă aproximativ 0,1  ppm din scoarța Pământului . Este mult mai rar decât zincul, care reprezintă aproximativ 65 ppm. Nu se cunosc depozite semnificative de minereuri care conțin cadmiu. Singurul mineral de cadmiu de importanță, greenockitul (Cd S ), este aproape întotdeauna asociat cu sfalerita (ZnS). Această asociere este cauzată de similitudinea geochimică dintre zinc și cadmiu, fără a exista un proces geologic care să le separe. Astfel, cadmiul este produs în principal ca un produs secundar al mineritului, topirii și rafinării minereurilor sulfidice de zinc și, într-o măsură mai mică, plumbului și cuprului . Cantități mici de cadmiu, aproximativ 10% din consum, sunt produse din surse secundare, în principal din praf generat prin reciclarea fierului și a resturilor de oțel. Producția în Statele Unite a început în 1907, dar utilizarea largă a început după primul război mondial.

Cadmiul metalic poate fi găsit în bazinul râului Vilyuy din Siberia .

Rocile extrase pentru îngrășăminte cu fosfat conțin cantități variabile de cadmiu, rezultând o concentrație de cadmiu de până la 300 mg / kg în îngrășăminte și un conținut ridicat de cadmiu în solurile agricole. Cărbunele poate conține cantități semnificative de cadmiu, care ajunge în cea mai mare parte în praful de ardere. Cadmiul din sol poate fi absorbit de culturi precum orezul. Ministerul Agriculturii din China a măsurat în 2002 că 28% din orezul pe care l-a prelevat avea exces de plumb și 10% avea cadmiu în exces peste limitele definite de lege. Unele plante, cum ar fi salcii și plopii, s-au dovedit a curăța atât plumbul, cât și cadmiul din sol.

Concentrațiile tipice de cadmiu de fond nu depășesc 5 ng / m 3 în atmosferă; 2 mg / kg în sol; 1 μg / L în apă dulce și 50 ng / L în apa de mare. Concentrațiile de cadmiu peste 10 μg / l pot fi stabile în apă cu concentrații scăzute totale de solut și pH și pot fi dificil de îndepărtat prin procese convenționale de tratare a apei.

Producție

Cadmiul este o impuritate obișnuită în minereurile de zinc și este cel mai adesea izolat în timpul producției de zinc . Unele concentrate de minereuri de zinc din minereuri de sulfat de zinc conțin până la 1,4% cadmiu. În anii 1970, producția de cadmiu era de 6,5 lire sterline pe tonă de zinc. Minereurile de sulfură de zinc sunt prăjite în prezența oxigenului , transformând sulfura de zinc în oxid . Zincul metalic este produs fie prin topirea oxidului cu carbon, fie prin electroliza în acid sulfuric . Cadmiul este izolat din zincul metalic prin distilare sub vid dacă zincul este topit sau sulfatul de cadmiu este precipitat din soluția de electroliză.

British Geological Survey raportează că , în 2001, China a fost producătorul de top de cadmiu , cu aproape o șesime din producția mondială, urmată îndeaproape de Coreea de Sud și Japonia.

Aplicații

Cadmiul este o componentă obișnuită a bateriilor electrice, a pigmenților , a acoperirilor și a galvanizării.

Baterii

Baterii Ni-Cd

În 2009, 86% din cadmiu a fost utilizat în baterii , preponderent în bateriile reîncărcabile cu nichel-cadmiu . Celulele nichel-cadmiu au un potențial de celule nominală de 1,2  V . Celula este formată dintr-un electrod pozitiv de hidroxid de nichel și o placă de electrod negativ de cadmiu separată de un electrolit alcalin ( hidroxid de potasiu ). Uniunea Europeană a stabilit o limită a cadmiului în electronică în 2004 de 0,01%, cu unele excepții, iar în 2006 a redus limita conținutului de cadmiu la 0,002%. Un alt tip de baterie bazată pe cadmiu este bateria argint-cadmiu .

Galvanizare

O fotografie și un spectru reprezentativ de fotoluminescență din punctele cuantice CdSe coloidale

Cadmiu electrolitica , consumatoare de 6% din producția mondială, este utilizat în industria aeronautică pentru a reduce coroziunea componentelor din oțel. Această acoperire este pasivată de săruri de cromat . O limitare a placării cu cadmiu este fragilizarea cu hidrogen a oțelurilor de înaltă rezistență din procesul de galvanizare. Prin urmare, piesele din oțel tratate termic la rezistență la tracțiune peste 1300 MPa (200 ksi) trebuie acoperite printr-o metodă alternativă (cum ar fi procese speciale de galvanizare cu cadmiu cu fragilitate redusă sau depunere fizică de vapori).

Fragmentarea titanului din reziduurile sculelor placate cu cadmiu a dus la alungarea acestor instrumente (și implementarea testării de rutină a sculelor pentru a detecta contaminarea cu cadmiu) în A-12 / SR-71, U-2 și în programele de avioane ulterioare care utilizează titan.

Fisiune nucleara

Cadmiul este utilizat în tijele de control ale reactoarelor nucleare, acționând ca o otravă neutronică foarte eficientă pentru a controla fluxul de neutroni în fisiunea nucleară . Când tijele de cadmiu sunt introduse în miezul unui reactor nuclear, cadmiul absoarbe neutronii, împiedicându-i să creeze evenimente de fisiune suplimentare, controlând astfel cantitatea de reactivitate. Reactor cu apă sub presiune proiectat de Westinghouse Electric Company utilizează un aliaj alcătuit din 80% argint, 15% indiu, și 5% cadmiu.

Televizoare

Televizoarele QLED au început să includă cadmiu în construcții. Unele companii au căutat să reducă impactul asupra mediului al expunerii umane și al poluării materialului în televizoare în timpul producției.

Medicamente anticanceroase

Complexele pe bază de metale grele au un potențial mare pentru tratamentul unei largi varietăți de cancere, dar utilizarea lor este adesea limitată din cauza efectelor secundare toxice. Cu toate acestea, oamenii de știință progresează în domeniu și au fost descoperiți noi compuși promițători ai complexului de cadmiu cu toxicitate redusă.

Compuși

Tren vopsit cu portocaliu de cadmiu

Oxidul de cadmiu a fost utilizat în fosforele de televiziune alb-negru și în fosforele albastre și verzi ale tuburilor cu raze catodice de televiziune color. Sulfura de cadmiu (CdS) este utilizată ca acoperire de suprafață fotoconductivă pentru tobe de fotocopiator.

Sulfura de cadmiu

Diferite săruri de cadmiu sunt utilizate în pigmenții de vopsea, CdS ca pigment galben fiind cel mai frecvent. Selenura de cadmiu este un pigment roșu, denumit în mod obișnuit roșu de cadmiu . Pictorilor care lucrează cu pigmentul, cadmiul oferă cele mai strălucitoare și durabile galbene, portocale și roșii - atât de mult încât în ​​timpul producției, aceste culori sunt tonificate semnificativ înainte de a fi măcinate cu uleiuri și lianți sau amestecate în acuarele , guașe , acrilice și alte formulări de vopsea și pigment. Deoarece acești pigmenți sunt potențial toxici, utilizatorii ar trebui să utilizeze o cremă de barieră pe mâini pentru a preveni absorbția prin piele, chiar dacă cantitatea de cadmiu absorbită în organism prin piele este raportată a fi mai mică de 1%.

În PVC , cadmiul a fost folosit ca stabilizatori de căldură, lumină și intemperii. În prezent, stabilizatorii de cadmiu au fost înlocuiți complet cu stabilizatori de bariu-zinc, calciu-zinc și organo-staniu. Cadmiul este utilizat în multe tipuri de aliaje de lipit și rulment, deoarece are un coeficient scăzut de frecare și rezistență la oboseală. Se găsește și în unele dintre aliajele cu cea mai mică topire , cum ar fi metalul lui Wood .

Semiconductori

Cadmiul este un element în unele materiale semiconductoare . Sulfura de cadmiu, selenura de cadmiu și telurura de cadmiu sunt utilizate în unele fotodetectori și celule solare . Detectoarele HgCdTe sunt sensibile la lumina cu infraroșu mediu și sunt utilizate în unele detectoare de mișcare.

Utilizări de laborator

Lumina violetă de la un laser cu vapori de heliu- cadmiu metalic . Culoarea extrem de monocromatică apare din linia de tranziție de cadmiu de 441,563 nm .

Laserele cu heliu-cadmiu sunt o sursă comună de lumină laser albastră sau ultravioletă. Lasere la lungimi de undă de 325, 354 și 442 nm sunt realizate folosind acest mediu de câștig ; unele modele pot comuta între aceste lungimi de undă. Acestea sunt utilizate în special în microscopia cu fluorescență , precum și în diferite utilizări de laborator care necesită lumină laser la aceste lungimi de undă.

Punctele cuantice de selenură de cadmiu emit luminescență strălucitoare sub excitație UV (laser He-Cd, de exemplu). Culoarea acestei luminescențe poate fi verde, galben sau roșu, în funcție de mărimea particulelor. Soluțiile coloidale ale acestor particule sunt utilizate pentru imagistica țesuturilor biologice și soluții cu un microscop de fluorescență .

În biologia moleculară, cadmiul este utilizat pentru a bloca canalele de calciu dependente de tensiune din fluxul de ioni de calciu, precum și în cercetarea hipoxiei pentru a stimula degradarea Hif-1α dependentă de proteazom .

Senzorii selectivi ai cadmiului pe baza fluoroforului BODIPY au fost dezvoltați pentru imagistica și detectarea cadmiului în celule. O metodă puternică de monitorizare a cadmiului în medii apoase implică electrochimia . Prin utilizarea unui monostrat auto-asamblat se poate obține un electrod selectiv de cadmiu cu o sensibilitate la nivel ppt .

Rolul biologic și cercetarea

Cadmiul nu are nicio funcție cunoscută în organismele superioare și este considerat toxic. Cadmiul este considerat un poluant de mediu care provoacă pericole pentru sănătate organismelor vii. Administrarea de cadmiu în celule determină stres oxidativ și crește nivelul de antioxidanți produși de celule pentru a proteja împotriva daunelor macro moleculare.

Cu toate acestea, o anhidrază carbonică dependentă de cadmiu a fost găsită în unele diatomee marine . Diatomeele trăiesc în medii cu concentrații foarte scăzute de zinc, iar cadmiul îndeplinește funcția îndeplinită în mod normal de zinc în alte anhidraze. Acest lucru a fost descoperit cu spectroscopia de absorbție a razelor X în apropierea structurii marginilor (XANES).

Cadmiul este absorbit de preferință în rinichii oamenilor. Până la aproximativ 30 mg de cadmiu este inhalat în mod obișnuit pe parcursul copilăriei și adolescenței umane. Cadmiul este în curs de cercetare în ceea ce privește toxicitatea sa la om, potențial crescând riscurile de cancer , boli cardiovasculare și osteoporoză .

Mediu inconjurator

Biogeochimia cadmiului și eliberarea acestuia în mediu au făcut obiectul revizuirii, la fel ca și speciația cadmiului din mediu.

Siguranță

Cadmiu
Pericole
Pictograme GHS GHS06: ToxicGHS08: Pericol pentru sănătateGHS09: Pericol pentru mediu
GHS Cuvânt de avertizare Pericol
H330 , H341
P201 , P202 , P260 , P264 , P270 , P271 , P273 , P280 , P284 , P304 , P340 , P310 , P308 , P313 , P403 , P233 , P405 , P501
NFPA 704 (diamant de foc)
4
0
0

Persoanele și organizațiile au analizat aspectele bioinorganice ale cadmiului în ceea ce privește toxicitatea acestuia. Cea mai periculoasă formă de expunere profesională la cadmiu este inhalarea prafului și fumului fin sau ingestia de compuși de cadmiu foarte solubili. Inhalarea fumului de cadmiu poate avea ca rezultat inițial febra fumului metalic , dar poate evolua spre pneumonită chimică , edem pulmonar și moarte.

Cadmiul este, de asemenea, un pericol pentru mediu. Expunerea umană se datorează în principal combustiei fosile, îngrășămintelor fosfatice, surselor naturale, producției de fier și oțel, producției de ciment și activităților conexe, producției de metale neferoase și incinerării deșeurilor solide municipale. Pâinea, culturile de rădăcini și legumele contribuie, de asemenea, la cadmiu la populațiile moderne.

Zona râului Jinzū , care a fost contaminată cu cadmiu

Au existat câteva cazuri de otrăvire generală a populației ca urmare a expunerii pe termen lung la cadmiu în alimente și apă contaminate. Cercetările privind o imitare a estrogenilor care pot induce cancerul de sân sunt în curs de desfășurare. În deceniile premergătoare celui de-al doilea război mondial , operațiunile miniere au contaminat râul Jinzū din Japonia cu cadmiu și urme de alte metale toxice. În consecință, cadmiul s-a acumulat în culturile de orez de-a lungul malurilor râului în aval de mine. Unii membri ai comunităților agricole locale au consumat orezul contaminat și au dezvoltat boala itai-itai și anomalii renale, inclusiv proteinurie și glucozurie . Victimele acestei otrăviri au fost aproape exclusiv femeile aflate în post-menopauză, cu un nivel scăzut de fier și depozite reduse de alte minerale. Expuneri generale similare de cadmiu ale populației în alte părți ale lumii nu au dus la aceleași probleme de sănătate, deoarece populațiile au menținut un nivel suficient de fier și alte minerale. Astfel, deși cadmiul este un factor major în boala itai-itai din Japonia, majoritatea cercetătorilor au ajuns la concluzia că a fost unul dintre mai mulți factori.

Cadmiul este una dintre cele șase substanțe interzise prin Directiva Uniunii Europene privind restricționarea substanțelor periculoase (RoHS), care reglementează substanțele periculoase din echipamentele electrice și electronice, dar permite anumite excepții și excluderi din domeniul de aplicare al legii.

Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului a clasificat compușii de cadmiu și cadmiu ca fiind cancerigeni pentru oameni. Deși expunerea profesională la cadmiu este legată de cancerul pulmonar și de prostată, există încă incertitudine cu privire la carcinogenitatea cadmiului în cazul expunerii scăzute la mediu. Date recente din studii epidemiologice sugerează că aportul de cadmiu prin dietă este asociat cu un risc mai mare de cancer endometrial, de sân și de prostată, precum și cu osteoporoză la om. Un studiu recent a demonstrat că țesutul endometrial este caracterizat de niveluri mai ridicate de cadmiu la femeile fumătoare actuale și foste.

Expunerea la cadmiu este asociată cu un număr mare de boli, inclusiv boli de rinichi, ateroscleroză precoce, hipertensiune și boli cardiovasculare. Deși studiile arată o corelație semnificativă între expunerea la cadmiu și apariția bolilor la populațiile umane, un mecanism molecular nu a fost încă identificat. O ipoteză susține că cadmiul este un perturbator endocrin și unele studii experimentale au arătat că poate interacționa cu diferite căi de semnalizare hormonală . De exemplu, cadmiul se poate lega de receptorul de estrogen alfa și poate afecta transducția semnalului de-a lungul căilor de semnalizare a estrogenului și MAPK la doze mici.

Planta de tutun absoarbe si se acumuleaza metale grele , cum ar fi cadmiu din solul înconjurător în frunzele sale. După inhalarea fumului de tutun, acestea sunt ușor absorbite în corpul utilizatorilor. Fumatul de tutun este cea mai importantă sursă unică de expunere la cadmiu din populația generală. Se estimează că 10% din conținutul de cadmiu al unei țigări este inhalat prin fumat. Absorbția cadmiului prin plămâni este mai eficientă decât prin intestin. Până la 50% din cadmiul inhalat în fumul de țigară poate fi absorbit. În medie, concentrațiile de cadmiu în sângele fumătorilor sunt de 4 până la 5 ori mai mari decât nefumătorii și la rinichi, de 2-3 ori mai mari decât la nefumători. În ciuda conținutului ridicat de cadmiu din fumul de țigară, se pare că există o expunere redusă la cadmiu din cauza fumatului pasiv .

La o populație de nefumători, alimentele sunt cea mai mare sursă de expunere. Cantități mari de cadmiu pot fi găsite în crustacee , moluște , organe , picioare de broască , cacao în substanță solidă , amară și semi-amar de ciocolată , alge , fungi și alge produse. Cu toate acestea, cerealele, legumele și rădăcinile și tuberculii cu amidon sunt consumate în cantitate mult mai mare în SUA și sunt sursa celei mai mari expuneri dietetice de acolo. Majoritatea plantelor bio-acumulează toxine metalice, cum ar fi Cd și, atunci când sunt compostate pentru a forma îngrășăminte organice, produc un produs care adesea poate conține cantități mari (de exemplu, peste 0,5 mg) de toxine metalice pentru fiecare kilogram de îngrășământ. Îngrășămintele făcute din balegă de animale (de exemplu, balegă de vacă) sau deșeuri urbane pot conține cantități similare de Cd. Cd-ul adăugat în sol din îngrășăminte (fosfați de rocă sau îngrășăminte organice) devine bio-disponibil și toxic numai dacă pH-ul solului este scăzut (de exemplu, soluri acide).

Ionii Zn, Cu, Ca și Fe și seleniul cu vitamina C sunt folosiți pentru a trata intoxicația cu Cd, deși nu este ușor de inversat.

Reguli

Datorită efectelor negative ale cadmiului asupra mediului și sănătății umane, furnizarea și utilizarea cadmiului sunt restricționate în Europa în temeiul Regulamentului REACH .

Grupul EFSA privind contaminanții din lanțul alimentar specifică faptul că 2,5 μg / kg greutate corporală este un aport săptămânal tolerabil pentru oameni. Comitetul mixt FAO / OMS de experți în aditivi alimentari a declarat 7 μg / kg corp ca fiind nivelul admisibil săptămânal tolerabil provizoriu. Statul California necesită o etichetă alimentară pentru a purta un avertisment cu privire la expunerea potențială la cadmiu pe produse precum pulberea de cacao.

Administrația SUA pentru Siguranță și Sănătate în Muncă (OSHA) a stabilit limita de expunere permisă (PEL) pentru cadmiu la o medie ponderată în timp (TWA) de 0,005 ppm. Institutul National pentru Securitate si Sanatate (NIOSH) nu a stabilit o limită de expunere recomandată (REL) și a desemnat cadmiu ca un cunoscut cancerigen uman. Nivelul IDLH (imediat periculos pentru viață și sănătate) pentru cadmiu este de 9 mg / m 3 .

Doză letală Organism Traseu Timp
LD 50 : 225 mg / kg şobolan oral n / A
LD 50 : 890 mg / kg șoarece oral n / A
LC 50 : 25 mg / m 3 şobolan n / A 30 minute

În plus față de mercur, prezența cadmiului în unele baterii a condus la necesitatea eliminării (sau reciclării) corespunzătoare a bateriilor.

Reamintirea produsului

În mai 2006, vânzarea scaunelor de pe vechiul stadion al Arsenal FC , Highbury din Londra, Anglia a fost anulată atunci când s-a descoperit că scaunele conțineau urme de cadmiu. Rapoartele privind nivelurile ridicate de utilizare a cadmiului în bijuteriile pentru copii în 2010 au condus la o anchetă a Comisiei pentru siguranța produselor de consum din SUA . CPSC SUA a emis notificări de rechemare specifice pentru conținutul de cadmiu din bijuteriile vândute de magazinele Claire și Wal-Mart .

În iunie 2010, McDonald's a reamintit în mod voluntar peste 12 milioane de pahare promoționale Shrek Forever After 3D de colectare din cauza nivelurilor de cadmiu din pigmenții de vopsea de pe sticlă. Ochelarii au fost fabricați de Arc International , din Millville, NJ , SUA.

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

linkuri externe