Меню Рубрики

Кадмий полезные свойства

Что такое кадмий? Это тяжелый металл, который получается в результате выплавки других металлов, таких как цинк, медь или свинец. Его широко используют для изготовления никель-кадмиевых аккумуляторов. Кроме того, сигаретный дым также содержит такой элемент. В результате непрерывного воздействия кадмия возникают очень тяжелые заболевания легких и почек. Рассмотрим особенности этого металла более подробно.

Сфера применения кадмия

Большая часть промышленного использования этого металла приходится на защитные покрытия, которые предохраняют металлы от коррозии. Такое покрытие имеет большое преимущество перед цинковыми, никелевыми или оловянными, потому что при деформации оно не отслаивается.

Какое еще может быть применение кадмия? Он используется для производства сплавов, которые замечательно поддаются механической обработке. Сплавы кадмия с незначительными добавками меди, никеля и серебра применяют для изготовления подшипников автомобильных, авиационных и судовых двигателей.

Где еще используется кадмий?

Сварщики, металлурги и работники, связанные с текстильной, электронной промышленностью и производством аккумуляторов, чаще других подвергаются риску отравлением кадмием. Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются в мобильных телефонах и прочих электронных устройствах. Используется этот металл также в производстве пластика, красок, металлических покрытий. Многие почвы, которые регулярно удобряют, также могут содержать такой токсичный металл в большом количестве.

Тяжелый металл кадмий: свойства

Кадмий, а также его соединения характеризуются как канцерогенные вещества, но не было доказано, что небольшое количество элемента в окружающей среде вызывает раковые заболевания. Вдыхание частиц металла на промышленном производстве действительно способствует развитию рака легких, но при употреблении зараженной пищи они не представляют опасности развития рака.

Каким образом кадмий попадает в организм человека?

Уже давно всем известно, что сигаретный дым содержит кадмий. Этот тяжелый металл поступает в организм курильщика в количестве, в два раза большем, чем в организм человека, который не подвержен такой вредной привычке. Однако пассивное курение способно нанести вред.

Листовые овощи, злаки и картофель, выращенные на почве, содержащей большое количество кадмия, могут нести в себе угрозу. Повышенным содержанием этого металла также славится печень и почки морских обитателей и животных.

Многие промышленные предприятия, особенно металлургические, выделяют в атмосферу большое количество кадмия. Люди, проживающие около таких предприятий, автоматически заносятся в группу риска.

Некоторые сельскохозяйственные районы активно применяют фосфатные удобрения, которые содержат незначительное количество кадмия. Продукты, выращенные на этой земле, представляют для человека потенциальную угрозу.

Воздействие кадмия на организм человека

Таким образом, мы разобрали, что представляет собой кадмий. Влияние на организм человека этого тяжелого металла может вызвать негативные последствия. В любом живом организме он находится в незначительном количестве, и его биологическая роль до сих пор до конца не выяснена. Обычно кадмий ассоциируется с негативной функцией.

Его токсичное воздействие основано на блокировке серосодержащих аминокислот, что приводит к нарушению белкового обмена и поражению ядра клетки. Этот тяжелый металл способствует выводу кальция из костей и поражает нервную систему. Может накапливаться в почках и печени, а выводится из организма он очень медленно. Этот процесс может занимать десятилетия. Обычно кадмий выводится с мочой и калом.

Вдыхание кадмия

Этот элемент попадает в организм работников промышленности при вдыхании. Чтобы не допустить этого, используют эффективные защитные средства. Пренебрежение этим правилом приводит к печальным последствиям. Если вдохнуть кадмий, влияние на организм человека такого металла проявляется следующим образом: повышается температура тела, появляется озноб и боли в мышцах.

Через некоторое время происходит повреждение легких, возникает боль в груди, одышка, кашель. В тяжелых случаях такое состояние вызывает смерть больного. Вдыхание воздуха, содержащего кадмий, способствует развитию заболеваний почек и остеопороза. Вероятность рака легких повышается в несколько раз.

Поступление кадмия вместе с пищей

Чем опасен кадмий в воде и пище? При регулярном употреблении зараженных продуктов и воды в организме начинает накапливаться этот металл, что приводит к негативным последствиям: нарушается работа почек, происходит ослабление костной ткани, поражается печень, сердце, а в тяжелых случаях наступает смерть.

Употребление продуктов, загрязненных кадмием, может спровоцировать раздражение желудка, тошноту, боль в животе, диарею и рвоту. Кроме этого, появляются симптомы, напоминающие грипп, развивается отек гортани и возникает покалывание в руках.

Причины отравления кадмием

Отравление тяжелыми металлами чаще всего происходит у детей, диабетиков, беременных и кормящих женщин, людей, злоупотребляющих курением. В Японии интоксикация организма кадмием происходит в результате употребления загрязненного риса. В этом случае развивается апатия, поражаются почки, кости размягчаются и деформируются.

Промышленно развитые районы, в которых располагаются нефтеперерабатывающие и металлургические предприятия, славятся тем, что там почва загрязнена кадмием. Если в таких местах выращивают растительную продукцию, то велика вероятность того, что произойдет отравление тяжелыми металлами.

Элемент в больших количествах может накапливаться в табаке. Если сырье высушивается, то содержание металла резко увеличивается. Поступление в организм кадмия происходит как при активном, так и при пассивном курении. Возникновение рака легких напрямую зависит от содержания в дыме металла.

Лечение при отравлении

  • поражение центральной нервной системы;
  • острые боли в костях;
  • белок в моче;
  • камни в почках;
  • дисфункция половых органов.

Если произошло острое отравление, пострадавшему следует находиться в тепле, ему необходимо обеспечить приток свежего воздуха и покой. После промывания желудка ему нужно дать теплое молоко, в которое добавляют немного пищевой соды. Не существует каких-либо антидотов кадмия. Чтобы нейтрализовать металл, используют «Унитиол», стероиды и мочегонные препараты. Комплексное лечение предусматривает применение антагонистов кадмия (цинк, железо, селен, витамины). Врач может назначить общеукрепляющую диету, содержащую большое количество клетчатки и пектиновых веществ.

Возможные последствия

Такой металл, как кадмий, влияние на организм человека оказывает очень серьезное, а если произошло отравление этим элементом, то последствия могут быть опасными. Он вытесняет кальций из костей, способствуя развитию остеопороза. У взрослых и детей начинает искривляться позвоночник и происходит деформация костей. В детском возрасте подобное отравление приводит к энцефалопатии и нейропатии.

Таким образом, мы разобрали, что представляет собой такой тяжелый металл, как кадмий. Влияние на организм человека этого элемента довольно серьезное. Постепенно накапливаясь в организме, он приводит к разрушению многих органов. Можно даже отравиться кадмием, если употреблять в большом количестве зараженные продукты. Последствия отравления также достаточно опасные.

Больше всего кадмия аккумулируется в почках, в двенадцатиперстной кишке и в печени. Кадмий, поступающий с пищей, практически не усваивается (в тонком кишечнике и примерно 5%), гораздо лучше организм усваивает этот микроэлемент из воздуха. Помогает усваиваться кадмию цинк, кальций, медь и клетчатка. Скорость выведения кадмия очень низкая, поэтому количество этого тяжелого металла в организме с годами только увеличивается, что может привести к проблемам со здоровьем. Кадмий относится к тяжелым и очень токсичным металлам.
Металлургия и нефтеперерабатывающая промышленность отравляют кадмием воду и почву, они, в свою очередь, отравляют растения и животных, а соответственно и людей. Канцерогенное действие никотина усиливается именно наличием кадмия.

Роль кадмия в организме человека:
Особой необходимости в поступлении кадмия с пищей в организм человека нет. Но конечно же есть некоторые процессы, в которых он принимает участие.
• активация некоторых цинк-зависимых ферментов (при этом ферменты, активируемые только кадмием, пока не найдены);
• входит в состав белка тинтина, который, в свою очередь, способен связывать и транспортировать тяжелые металлы;
• принимает участие в метаболизме цинка, железа, меди и кальция;
• в печени синтезируется гиппуровая кислота, а кадмий играет в этом процессе небольшую роль;
• оказывает некоторое влияние на углеводный обмен.

Суточная потребность в кадмии:
По некоторым источникам установлено, что оптимальная доза кадмия в сутки может составлять от 1 до 5 мкг.

Симптомы недостатка кадмия:
При недостаточном поступлении кадмия в организм (менее 0,5 мкг/сутки) может развиться его дефицит.
Основным, и возможно единственным, проявлением недостатка кадмия является замедление роста. Оно наблюдалось при искусственном дефиците кадмия у лабораторных животных.

Симптомы избытка кадмия:
Кадмий является довольно токсичным микроэлементом. Даже при низкой концентрации (от 3 до 330 мг) может проявляться его негативное воздействие на человеческий организм. Токсичной для человека считается доза в 30 мкг в сутки. Количество кадмия в размере от 1 до 9 г можно считать дозой с летальным исходом.
К симптомам избытка относят:
• повышенное артериальное давление;
• нарушение функции почек;
• нарушение функции легких;
• снижение уровня активности ферментов;
• анемия (снижение концентрации гемоглобина в крови);
• увеличивается возможность развития сердечно-сосудистых заболеваний;
• возрастает риск развития злокачественных образований;
• неожиданные переломы костей, так как кадмий вымывает кальций;
• длительное время не возможно зачать ребенка, от полугода;
• в редких случая потеря обоняния;
• болезнь итай-итай (сопровождается очень сильной болью в суставах и позвоночнике, почечной недостаточностью и остеомаляцией – размягчение костей; деформации костей скелета, уменьшение минерализации костного вещества).

В каких продуктах содержится кадмий:
Морепродукты: в основном устрицы и мидии;
Листовые (зеленые) овощи: все виды капусты, шпинат и щавель, базилик, петрушка и укроп;
Злаки: зерновые культуры.

Кадмий в организме человека

Кадмий в организме человека: роль, источники, нехватка и избыток

Кадмий (Cd) — химический элемент с атомным номером 48. В простом виде представляет собой серебристо-белый металл, очень мягкий и ковкий. Во влажном воздухе покрывается оксидной пленкой, в сухом довольно устойчив к окислению.

Кадмий открыт в 1817 году немецким ученым Ф. Штромейером, который выделил из окиси цинка коричнево-бурое вещество, восстановил его водородом и получил ранее не известный металл. Он же дал ему соответствующее название в честь особой руды, из которой в Германии добывали цинк.

Содержание кадмия в земной коре составляет 1,3·10 -4 %, концентрация в водах Мирового океана в среднем 110 мг/л, в почве 60 мкг/кг, глине 300 мкг/кг. Таким образом, кадмий является довольно редким элементом, основная часть которого в природе существует в рассеянном виде. Кадмий почти всегда встречается в минералах цинка. Своих минералов у кадмия совсем немного: гринокит и хоулиит (сульфиды кадмия), отавит (карбонат кадмия), монтепонит (оксид кадмия), кадмоселит (селенид кадмия) и ксантохроит (гидрат сульфида кадмия).Соединения кадмия часто сопутствуют сульфидам цинка, свинца, марганца, железа, меди и ртути. Самая высокая концентрация кадмия (до 5%) отмечается в сфалерите и некоторых других минералах цинка.

Почти весь кадмий добывают из минералов гринокита (кадмиевая обманка) и сфалерита (минерал цинка).

Кадмий широко применяется как компонент припоев для снижения температуры их плавления, а также в ювелирном деле, для создания легкоплавких сплавов.

Кадмий очень устойчив к коррозии, поэтому из него изготавливают антикоррозионные покрытия, которые защищают металл даже в морской воде.

Около 20% добываемого кадмия используется в изготовлении батарей и аккумуляторов, там он используется в качестве электродов. Примерно такой же процент этого металла уходит на изготовление красок и пигментов из них. Соединения кадмия могут иметь очень яркий красный, оранжевый или желтый цвет.

Роль кадмия в организме человека

Кадмий является токсичным ультрамикроэлементом, который поражает многие системы организма. Считается одним из самых опасных загрязняющих окружающую среду веществ. Несмотря на это, он нужен человеческому организму и выполняет в нем важную роль, которая до конца еще не изучена.

Предполагается, что кадмий оказывает существенное влияние на углеводный обмен, необходим организму для синтеза в печени гиппуровой кислоты, активирует некоторые ферменты, участвует в обмене других минеральных элементов — кальция, железа, цинка и меди. Тем не менее ферментов, которые могут активироваться исключительно кадмием, в организме человека пока не обнаружено.

Кадмий обнаружен в составе белков группы металлотионеина, для которых характерно наличие большого числа сульфгидрильных групп и ионов тяжелых металлов. Эти белки связывают и утилизируют из организма тяжелые элементы.

Кадмий довольно плохо усваивается в кишечнике, поскольку многие его соединения нерастворимы в воде. В кровь попадает не более 5% принятого с пищей кадмия. На его всасывание существенно влияет наличие в пище других минеральных элементов и органических соединений, таких как кальций, цинк, медь, клетчатка, белки и др. Однако усвояемость кадмия, попадающего в организм через легкие, составляет уже 10-50%.

Наибольшая концентрация кадмия обнаружена в почках, печени и двенадцатиперстной кишке. Поскольку кадмий накапливается в организме, с возрастом его концентрация увеличивается, особенно у мужчин. Так, концентрация этого химического элемента в почках у мужчин составляет 44 мкг/г, а у женщин — 29 мкг/г, в печени 4,2 и 3,4 мкг/г соответственно.

Из организма кадмий выводится преимущественно с калом. Происходит это очень медленно: в сутки выводится не более 0,01% от общего количества содержащегося в организме кадмия. Женские половые гормоны ускоряют выведение кадмия, чем объясняется его пониженное содержание у представительниц прекрасного пола. Средний период полувыведения кадмия составляет 25 лет (!).

Источники кадмия в организме человека

Кадмий относится к группе «новых» ультрамикроэлементов и микроэлементов наряду с фтором, ванадием и оловом, поскольку их роль в организме человека была открыта совсем недавно.

Кадмий содержится в некоторых широко распространенных продуктах питания:

  • рыба (до 200 мкг/кг);
  • креветки (1200 мкг/кг);
  • какао-порошок (до 500 мкг/кг);
  • почки животных (около 1000 мкг/кг);
  • свинина и говядина (16 мкг/кг);
  • рис (60 мкг/кг);
  • шампиньоны (от 6 до 170 мг/кг);
  • белый хлеб (30 мкг/кг);
  • маргарин (42 мкг/кг);
  • куриные яйца (24 мкг/кг);

Нехватка кадмия в организме человека

Дефицит кадмия в организме человека изучен недостаточно. Опыты на высших животных показали, что при отсутствии в их рационе кадмия они отстают в росте.

В сутки человек должен получать от 1 до 5 мкг кадмия. Дефицит развивается при поступлении менее 0,5 мкг в сутки.

Подавляющая часть людей дефицитом кадмия не страдает, поскольку, как показывают исследования, в среднем в рационе человека содержится 10-20 мкг кадмия.

Замедляют усвоение кадмия сера, кальций, цинк, медь, селен и пищевые волокна. Цинк и медь способствуют выведению кадмия из организма.

Избыток кадмия в организме человека

Кадмий — чрезвычайно токсичный химический элемент. Причем ядовит не только металлический кадмий, но и многие его соединения. Коварность кадмия состоит в том, что он накапливается в организме.

Предельно допустимая концентрация кадмия в источниках питьевого водоснабжения 1 мкг/л.

Вредное воздействие на организм начинается уже при поступлении 3 мг кадмия в сутки, а при попадании в организм нескольких граммов его соединений высока вероятность летального исхода.

Самым опасным соединением кадмия считается его оксид, вдыхание паров которого в течение всего лишь 1 минуты при концентрации 2,5 г/м 3 воздуха (30 сек при концентрации в два раза выше) приводит к неминуемой смерти. При более низких концентрациях кадмий убивает медленно, являясь сильнейшим канцерогеном.

Причинами избытка кадмия являются:

  • контакт на вредном производстве;
  • курение;
  • дефицит цинка, меди, кальция, железа и селена.

Токсический эффект кадмия состоит в том, что он связывает все серосодержащие аминокислоты и ферменты, по сути обрекая организм на голодную смерть. Также происходит поражение центральной нервной системы, печени и почек, нарушается фосфорно-кальциевый обмен, из-за чего разрушаются кости, развивается анемия, поражаются цитоплазма и ядра клеток.

При остром отравлении кадмием симптомами являются судороги и рвота. В таком случае первая помощь человеку — вывести его на свежий воздух, предоставив полный покой и предотвратив переохлаждение. Если раздражены дыхательные пути, пострадавшему следует дать теплое молоко с содой, 2%-ным раствором соды проделать ингаляции. При сильном кашле дать кодеин, дионин, на грудную клетку поставить горчичники. Без медицинской помощи не обойтись. Терапия заключается в том, чтобы дать человеку сывороточный белок альбумин с карбонатом натрия, которые связывают кадмий в нерастворимые химические соединения.

Симптомы хронического отравления кадмием:

  • поражение мочевыводящей и половой систем;
  • протеинурия (белок в моче);
  • глюкозурия (глюкоза в моче);
  • аминоацидоурия (повышенное содержание в моче аминокислот и продуктов их обмена);
  • ß2- микроглобулинурия;
  • простатопатия;
  • увеличение риска рака и некроза яичек;
  • фиброзное поражение бронхо-легочной системы;
  • повышение риска развития эмфиземы;
  • анемия (малокровие);
  • гипертония;
  • остеопороз.

Хватает ли кадмия вашему организму: в чем польза микроэлемента, как выявить нехватку или переизбыток

Соединения кадмия, и особенно его оксиды, являются токсичными веществами. Сам элемент имеет свойство накапливаться в организме, постепенно его отравляя. Относится к иммунотоксичным элементам.

В то же время, недавние исследования на крысах позволили ученым сделать вывод, что дефицит элемента у подопытного животного замедляет процессы роста.

Описание и характеристика

Кадмий является элементом 12-й подгруппы периодической системы. Относится к переходным металлам, порядковый номер — 48. Цвет металла — серебристо-белый. Из физических свойств можно выделить мягкость и тягучесть.

Обладает очень низкой температурой плавления — 321 °С. Данное качество элемента используют для снижения температуры плавления различных сплавов. В периодической системе находится между ртутью и цинком, поэтому имеет с данными элементами некоторые схожие свойства.

Достаточно 300 мг суточной дозы вещества для развития заболеваний, связанных с избытком металла. В случае, если доза достигает 1–9 г, очень велика вероятность летального исхода.

Функции и роль в организме

Элемент присутствует в организме практически любого живого существа. На 1 кг массы тела морского обитателя приходится до 3 мг кадмия. У остальных животных и птиц нашей планеты этот показатель — около 0,5 мг. В теле здорового взрослого человека содержится от 30 до 50 мг кадмия.

Органы основного скопления металла — почки и печень. Как уже было сказано, металл имеет свойство накапливаться (хотя он частично выводится через кишечник), и по этой причине больше всего вещества содержится в организме пожилых людей.

Полной ясности роли данного элемента в нашем организме не существует. Наиболее вероятное объяснение — вещество выполняет важные функции в ферментации белков. Возможно, металл является ингибитором действия некоторых ферментов, связывая тиольную группу в белках. В ферментах, содержащих цинк, кадмий его замещает. Также благодаря своим физико-химическим свойствам может заменять кальций в костях.

В чем содержится кадмий: продукты-источники

Главные источники поступления в организм — различные морепродукты, особенно много вещества содержится в мидиях и устрицах. Щавель, капуста, шпинат и салат также богаты металлом. Довольно большое количество вещества содержится в грибах. Ну, и не следует забывать о табакокурении.

Есть ли суточная потребность

Для человека нормой является потребление 0,01–0,035 мг ежесуточно.

Дефицит и переизбыток: причины и симптомы

Дефицит элемента развивается в том случае, когда уровень суточного поступления падает ниже 0,005 мг. В тонком кишечнике усваивается чуть более 4 % кадмия, попавшего туда с пищей. На то, насколько хорошо усваивается металл, влияет содержание в организме следующих элементов:

  • кальций;
  • медь;
  • цинк.

Тот кадмий, который попадает к нам из атмосферного воздуха при дыхании, усваивается гораздо лучше (до половины всей массы). Скапливается вещество в печени, почках и кишечнике.

Организм мужчин содержит большее количество вещества, нежели женский. Среднее содержание вещества в почках:

  • мужчины — 0,045 мг/г;
  • женщины — 0,03 мг/г.

В печени:

  • мужчины — 0,0042 мг/г;
  • женщины — 0,0034 мг/г.

В ребрах:

  • мужчины — 0,0004 мг/г;
  • женщины — 0,0005 мг/г.

Женский половой гормон эстроген способствует выведению благодаря усилению эндокринных процессов, связанных с медью.

Характерные особенности кадмиевого обмена:

  1. Не существует нормальной системы гомеостатического контроля.
  2. Металл имеет свойство накапливаться, выводится очень медленно. Примерный период полувыведения — четверть века.
  3. Большей частью собирается в печени и почках.
  4. Нарушение эндокринных процессов, связанных с обменом цинка, меди, железа, селена и других элементов.
Читайте также:  Китайская роза гибискус полезные свойства

Дефицит элемента, вероятно, препятствует нормальному росту. Исследования в данной области проводились только на лабораторных животных, достоверных данных относительно человека нет.

  1. Хронический кадмиоз — болезнь, которая развивается при чрезмерно высоком уровне кадмия. Болезнь поражает мочеполовую систему.
  2. Велика вероятность заболеваний, связанных с нарушением углеводного обмена, а также болезней, при которых неправильно усваивается белок. В результате глюкоза или белок оказываются в моче, что может привести к некрозу яичек.
  3. Возможны заболевания бронхов и легких. Из-за плохого всасывания кишечником железа может развиться малокровие.
  4. Повышение АД может привести к гипертонической болезни.
  5. Дегенеративные процессы в костях и суставах из-за того, что кадмий замещает кальций, вытесняя его из костей.
  6. Проблемы с обонянием, болезни носовой полости.
  7. Угроза онкологических заболеваний, связанная со злоупотреблением табакокурением.

Взаимодействие с другими веществами

  1. Активно взаимодействует с редкоземельными и двухвалентными металлами.
  2. Цинк и медь способствуют выведению металла из организма.
  3. Сера, селен, медь и цинк — вещества, способствующие медленному всасыванию металла в кишечнике.
  4. Растительная клетчатка также замедляет усвоение вещества.

Жившему в XVI веке алхимику и врачу Парацельсу приписывают знаменитые слова: «Все есть лекарство, все есть яд, и дело только в дозе». Являлся ли знаменитый швейцарец автором этих строк в действительности, нам уже не узнать никогда. Но то, что данное утверждение как нельзя более точно описывает действие кадмия на наш организм — сомнения не вызывает.

Кадмий металл. Свойства кадмия. Применение кадмия

Свойства кадмия

Название одного элемента переводится как «цинковая руда», в которой несколько составляющих. Почему?

Потому что впервые кадмий выделили именно из цинкосодержащей руды. Произошло это в 1817-ом году в Германии.

Профессор Штромейер изучал оксид цинка . Он показался ученому нечистым, мужчина заподозрил в составе вещества наличие еще и мышьяка .

Отделив его от общей массы, профессор понял, что перед ним металл. Цвет был серебристо- белым , а не оранжевым, как у мышьяка.

Обнаруженный элемент назвали кадмий в честь руды, из которой он был получен.

Правда, некоторые источники трактуют имя металла иначе, вспоминая крепость Кадмея, построенную в древнем Египте.

Якобы в честь ее крепости и нерушимости и был наречен металл кадмий. Похожее слово есть и в мифологии Греции.

Бог Кадмос основал Фивы, победил дракона и, кстати, по приданию первым нашел и показал людям цинковую руду.

Небожитель соединил породу с медью , открыв народу свойство цинка изменять ее цвет.

Но, про кадмий его теска тогда умолчал. Поэтому, наверное, и открыли металл только в 19-ом столетии.

Кадмий с атомной массой 112,41 поставили на 48-е место во второй группе периодической таблицы Менделеева .

Добыча кадмия

То, что металл содержится не только в цинкосодержащийх породах, но и в некоторых минералах.

Примеси кадмия обнаружили в гриноките, отавите, хоулиите, кадмоселите, монтемпоните и ксантохроите.

Все 6 камней крайне редкие и не могут стать подмогой в промышленной добыче металла №48.

Есть кадмий и в морях в пропорции 0,00011 миллиграммов на литр воды. Обнаружен элемент также в воздухе.

В городах содержание металла в атмосфере от 2-х до 15-ти нанограммов на кубический метр.

В сельском воздухе кадмия и того меньше. Интересно, что гораздо больше, чем в воздухе или воде, кадмия в почках и печени.

Эти органы накапливают металл. Но, естественно, добывать элемент из живых тканей никто не собирается.

Месторождения кадмия

Поэтому, основным источником редкого вещества, по-прежнему, остаются цинковые руды.

Общие запасы кадмия на месторождениях планеты оцениваются всего в 600 тысяч тонн. 100 из них в КНР; 60 в Австралии; 50 в Перу; по 40 в России и Мексике.

Остальные страны довольствуются малым, на них примерно равномерно распределены оставшиеся 300 тысяч тонн.

В год на нужды человечества уходит 20 тысяч тонн редкого металла. Если не открыть новые месторождения, хватит всего на 3 десятилетия. На что же тратят дефицитный элемент?

Применение кадмия

-В чистом виде кадмий пластичный, тягучий, мягкий. Цвет у металла белый с серебристым отливом. Эстетика металла пригождается при изготовлении аккумуляторов. Их декоративные покрытия сделаны на основе элемента №48.

-В атомных реакторах важнее стойкость кадмия к коррозии.

-Высоковольтные провода сделаны из сплава кадмия с медью. Всего один процент 48-го элемента делает медь в два раза прочнее. На проводимость же тока, добавка практически не влияет.

-Износостойкость сделала «героя статьи » материалом для машинных подшипников.

-Живописцы ценят сульфид металла. Его используют в качестве краски, поскольку соединение ярко-желтое.

— Ювелиры используют кадмий, правда, лишь в качестве примеси к золоту . Элемент делает его более пластичным, послушным в руках мастера.

Сам по себе серебристый металл тоже красив. Загвоздка в том, что на воздухе он моментально тускнеет, покрывается мутной пленкой. Сохраняют сияние кадмиевые поверхности только в среде без кислорода.

Добавляя кадмий к золоту, главное, точно соблюдать пропорции. Излишек элемента под номером 48 придает сплаву зеленоватый оттенок.

К тому же, кадмий снижает температуру плавление состава, ведь и сам металл закипает уже при 700 градусов Цельсия.

— В ювелирной промышленности кадмий используют и как припой . Вещество идеально соединяет детали украшений из золота и серебра . Сцепление получается надежным, долговечным.

-В перспективе – рынок солнечных батарей. Пока, они используются в порядке исключения. Однако, в скором времени, прогнозируют эксперты, будут устанавливаться повсеместно. Пленки для установок, аккумулирующие лучи, делают именно из кадмия.

Металл безвреден. Чего не скажешь о растворимых соединениях 48-го элемента. Они крайне токсичны.

Влияние соединений на организм сравнимо с действием паров ртути или мышьяка. Угнетается дыхание, поражается нервная система и органы человеческого тела.

Причем, не важно, попало вещество на кожу , в воздух, было съедено или выпито.

В период второй мировой войны противоборствующие стороны резко увеличили добычу свинцовых руд, дабы производить из них оружие.

Одно из месторождений было в Японии. Население страны восходящего солнца сутками трудилось в шахтах, ело рыбу из близлежащей реки и рис с окрестных полей.

Люди стали умирать. Причем здесь кадмий? Притом, что именно он, просачиваясь в воду, попадая в растения, а потом и желудки рабочих, стал причиной смертей.

Болезнь назвали итай-итай. 10 лет ученые не могли понять, в чем ее причина, греша на свинец .

Однако, некоторые соединения кадмия способны и спасать. Металл используют при лечении опухолей. Кадмий если не побеждает то, по крайней мере, приостанавливает болезнь.

В лечении рака кадмий используют с середины прошлого века. Более того, если в сутки организм человека с пищей или при дыхании не будет получать от 1-го до 5-ти микрограмма 48-го элемента, нарушится выработка гиппуровой кислоты в печени.

Без нее орган не сможет обезвреживать яды. Произойдет сбой и в обмене углеводов, цинка, кальция и меди.

Ряд ферментов в организме человека так же не вырабатываются без присутствия кадмия.

Название элемента кадмий при переводе греческого языка означает цинковая руда, что указывает на его происхождение (впервые открыт и выделен из цинковой руды). В последние десятилетия благодаря активной деятельности человека токсикологическое значение кадмия серьезно возросло. Если заболевания связанные с отравлением кадмием ранее имели ограниченный характер (например, в зонах добычи и переработки), то сейчас он носят настолько массовый характер, что в США в рамках оценки здоровья населения проводится ежегодное исследование мочи на его содержание.

Кадмий является одним из ярких отрицательных примеров, когда именно деятельность человека привела к его широкому распространению в окружающей среде (антропогенный вклад в три раза превышает вклад естественных источников). Наибольшие поступления кадмия в окружающую среду связаны с металлургической промышленностью, мусороперерабатывающих заводов, и даже с деятельностью конкретного человека (вспомните, когда Вы последний раз правильно утилизировали никель-кадмиевые аккумуляторы, а ведь каждый выброшенный аккумулятор – это нагрузка кадмием на окружающую среду).

Суточное поступление кадмия обычно составляет от 10 до 35 мкг, с пищевыми продуктами поступает более 90% всего кадмия. Допустимая суточная доза (безопасная для здоровья) для кадмия составляет немногим больше – всего 70 мкг (по гигиеническим меркам запас не очень большой). Всасывание кадмия происходит в желудочно-кишечном тракте человека, при этом на всасывание влияют химическая форма кадмия, возраст человека, наличие дефицита макро и микроэлементов (кальция, железа, цинка), а также дефицита белка.

Кадмий относятся к сильно ядовитым веществам, его смертельная доза для человека составляет 150 мг/кг массы тела. Поведение кадмия в организме человека характеризуется чрезвычайно большим периодом полувыведения (в среднем 25 лет), накоплением в основном в печени и почках (до 80 %); ингибированием синтеза ДНК, белков и нуклеиновых кислот; влиянием на активность ферментов и интенсивным взаимодействием с другими двухвалентными металлами (цинк, кальций, железо, селен, кобальт).

Как и многие другие тяжелые металлы, кадмий имеет отчетливую тенденцию к накоплению в организме — период его полувыведения составляет 10-35 лет. К 50 годам его общее весовое содержание в теле человека может достигать 30-50 мг. Главным «хранилищем» кадмия в организме служат почки (30-60% всего количества) и печень (20-25%). Остальной кадмий находится в поджелудочной железе, селезенке, трубчатых костях, других органах и тканях. В основном кадмий находится в организме в связанном состоянии — в комплексе с белком-металлотионеином (являющимся, таким образом естественной защитой организма, по последним данным альфа-2 глобулин также связывает кадмий), и в таком виде он менее токсичен, хотя и далеко не безвреден. Даже «связанный» кадмий, накапливаясь годами способен привести к неприятностям со здоровьем, в частности к нарушению работы почек и повышенной вероятности образования почечных камней. К тому же часть кадмия остается в более токсичной ионной форме.

Также кадмий способен проникать через плацентарный барьер, при этом кадмий обладает выраженным тератогенным действием, обусловленным нарушением поступления в плод некоторых необходимых элементов (цинка). Такие свойства кадмия, а также большой период выведения указывают на недопустимость приема сколько-нибудь значимых хронических или острых токсических доз кадмия не только во время беременности, но и фактически с момента рождения девочки до окончания репродуктивного возраста женщины. В случае невыполнения этого условия риск повреждения плода резко возрастает.

Существует две возможных причины повышенного содержания кадмия в пищевых продуктах. Во-первых, это может произойти в результате попадания его из окружающей среды. Такое происходит, когда для выращивания сельскохозяйственных культур или животных используют территории, загрязненные кадмием. В этом случае группой риска являются овощи, фрукты, мясо, молоко. Пшеница содержит кадмия втрое больше, чем рожь. Кадмий накапливается, в первую очередь, в грибах, во многих растениях (особенно зерновых, овощных и стручковых культурах, а также орехах) и животных (прежде всего, водных). В растения тяжелый металл проникает из почвы. Одним почвам изначально свойственно повышенное содержание кадмия, другие загрязнены промышленными отходами или обработаны удобрениями, содержащими кадмий. Кадмия естественного в пищевых продуктах содержится примерно в 5—10 раз меньше, чем свинца. Повышенные концентрации его наблюдаются в какао-порошке (до 0,5 мг/кг), почках животных (до 1,0 мг/кг) и рыбе (до 0,2 мг/кг).

Во-вторых, кадмий может попадать в пищевой продукт из упаковки (характерно для консервов, особенно выполненных из неразрешенных для контакта с пищевыми продуктами материалов) или в процессе приготовления пищевого продукта (при неправильном использовании посуды с цветными рисунками, например – кадмий входит в состав окрашивающих веществ; или при ремонте посуды при помощи кадмий-содержащих припоев).

Острое отравление кадмием проявляется в основном диспепсическими явлениями – тошнотой, рвотой, диареей, спазмами. В тяжелых случаях может человек может перейти в шоковое состояние.

Хронические отравления кадмием характеризуются остеопорозом, нарушением работы почек, развитием систолической гипертензии и анемии. При диагностике обращают внимание на «кадмиевый» ренит, неврологические симптомы (приступы головных болей, головокружения, усиление коленного рефлекса, тремор, дермографизм и др.), нефропатию с характерной протеинурией, возникновением болезни итаи-итаи (характеризуется деформацией скелета с существенным уменьшением роста, наличием поясничных болей, болью в мышцах ног, утиной походкой.).

В основных пищевых продуктах содержание кадмия регламентировано на уровне от 0,05 до 0,2 мг/кг. Отдельную группу риска составляют курящие люди, — в одной пачке сигарет может находиться до 1 мкг кадмия.

Вы точно знаете, чем опасен кадмий?

Свое название этот «опасный» элемент получил от греческого слова, означающего цинковую руду, поскольку кадмий представляет собой серебристо-белый мягкий металл, применяемый в легкоплавких и других сплавах, для защитных покрытий, в атомной энергетике. Это побочный продукт, который получают при переработке цинковых руд.

Большие количества кадмия очень опасны для здоровья.

Чем опасен для человека?

Люди отравляются кадмием, употребляя воду и зерновые, овощи, растущие на землях, расположенных вблизи от нефтеперегонных заводов и металлургических предприятий. Появляются невыносимая боль в мышцах, непроизвольные переломы костей (кадмий способен вымывать кальций из организма), деформация скелета, нарушения функций легких, почек и других органов. Излишек кадмия может вызывать злокачественные опухоли.

Канцерогенное действие никотина, находящегося в табачном дыме, как правило, связано с присутствием кадмия.

Выделяется кадмий с калом и мочой, но не более 48 мг в день. Больше всего он накапливается в печени и почках, немного — в крови.

Чем больше развита промышленность в стране, тем больше, к сожалению, концентрация этого элемента в почве. В присутствии суперфосфатов растения усваивают кадмий в больших количествах, а если суперфосфатов мало, то кадмий может не усваиваться или усваиваться в минимальных количествах.

Как накапливается в организме

Кадмий — один из самых токсичных тяжелых металлов отнесен ко 2-му классу опасности — «высокоопасные вещества». Как и многие другие тяжелые металлы, кадмий имеет отчетливую тенденцию к накоплению в организме — период его полувыведения составляет 10-35 лет. К 50 годам его общее весовое содержание в теле человека может достигать 30-50 мг.

Главным «хранилищем» кадмия в организме служат почки (30-60% всего количества) и печень (20-25%). Остальной кадмий находится в поджелудочной железе, селезенке, трубчатых костях, других органах и тканях. В основном кадмий находится в организме в связанном состоянии — в комплексе с белком-металлотионеином (являющимся, таким образом естественной защитой организма, по последним данным альфа-2 глобулин также связывает кадмий), и в таком виде он менее токсичен, хотя и далеко не безвреден. Даже «связанный» кадмий, накапливаясь годами способен привести к неприятностям со здоровьем, в частности к нарушению работы почек и повышенной вероятности образования почечных камней. К тому же часть кадмия остается в более токсичной ионной форме. Кадмий химически очень близок к цинку и способен замещать его в биохимических реакциях, например, выступать как псевдоактиватор или, наоборот, ингибитор содержащих цинк белков и ферментов (а их в организме человека более двухсот).

Прежде всего промышленные предприятия должны обеспечиваться высококачественными очистителями, несмотря на их колоссальную дороговизну. Жилье, поля, реки, озера должны быть удалены от таких предприятий на значительное расстояние. Необходима непримиримая борьба с курением. Кроме того, усвоение кадмия можно уменьшить, назначая одновременно селен, который служит противоядием не только для ртути, но и для других металлов.

Однако употребление продуктов, богатых селеном, как правило, снижает содержание серы, и кадмий снова становится опасным. Чрезмерная доза этого микроэлемента может повлиять на обмен веществ. Например, избыток кадмия выше принятой средней нормы 50 мкг может нарушить солевой обмен: железа, кальция, цинка, магния и меди. Между кадмием и железом существует антагонизм, поэтому геохимические исследования должны прогнозировать питательную ценность продукта с учетом наличия антагонистических элементов.

Вот почему в проржавевших водопроводных трубах вместо железа находится избыток кадмия — опасного врага нашего организма.

Вам это будет
интересно

Недостаток магния в организме: симптомы и причины

Олово. Отравления оловом. Химический состав пищевых продуктов.

Чем вреден кадмий для человека и как его вывести из организма

Мы с семьей живем в Липецке — это крупный промышленный центр, аккумулирующий металлопроизводство (НЛМК), хвастающий довольно высоким уровнем жизни благодаря десятку заводов, расположенных прямо в черте города. Экологическая ситуация у нас сложная. Воздух загрязнен постоянными выбросами, автомобильные выхлопы огромны, водопроводную воду из-под крана пить нельзя. Так что накопление в организме тяжелых металлов и прочих токсических веществ лично для меня — не экзотическая сказочка, а ежедневная реальность. Далее я расскажу про вред кадмия для человека и как вывести этот токсичный металл из организма.

Что такое кадмий

Кадмий (Cd) — это металл из элементов менделеевской таблицы. Редко встречающийся в природе в чистом виде. Обычно сопутствует цинковой руде в минимальных примесях. Открыт в 1817 году.

Считается чрезвычайно токсичным и опасным для человеческого здоровья и жизни. Может попадать в водопроводную воду, впитываться растениями из почвы (и таким образом попасть в пищу), выделяется при различных видах производства. На фото ниже видно, как выглядит кадмий на поверхности горной породы.

На фото горная порода с высоким содержанием кадмия

Где содержится кадмий

Носителями кадмия являются: рыба; яйца кур; креветки, кальмары (и другие морепродукты из промышленных зон); почки животных и их мясо (в особенности: говядина и свинина); овощи, растущие на зараженной почве; грибы; маргарин; шоколад; рис.

Кроме пищевых продуктов, источниками вредного металла для человека могут стать:

  1. сигаретный дым;
  2. питьевая вода;
  3. жевательная резинка.

Как кадмий попадает в организм человека

Кадмий может попасть в организм не только с пищей или отравленной тяжелыми металлами водой. Вот лишь несколько источников:

  • Выбросы заводских и фабричных труб;
  • автомобильный смог;
  • работа на тяжелом производстве;
  • лекарственные препараты, в состав которых входят соответствующие химические соединения, ткже могут послужить источниками заражения.

Кадмий попадает в легкие или в пищевод, а оттуда — в кровь. Он распространяется по всем тканям и органам человека, в которых и накапливается. Постепенно, но верно. Выводится только лишь с калом и мочой в микроскопических дозах. Период полураспада его составляет 25 лет.

Чем опасен кадмий для организма человека

Кадмий поражает все жизненные системы человека, блокирует усвоение необходимейших веществ, способствует развитию многочисленных заболеваний: от анемии и ломкости костей до рака.

В организме мужчин после 40 лет количество кадмия в 2 раза превышает его количество в женском организме. Считается, что здесь «виноваты» как гормоны, так и различия в образе жизни, который ведут современные дамы и рыцари. Мужчины: заняты на вредном производстве; не следят за собственным питанием; больше курят; пьют неочищенную водопроводную воду и пр.

Отравление кадмием может быть острым и хроническим. Острое (случается при вдыхании его паров высокой концентрации в течение продолжительного времени) может привести к летальному исходу, если пострадавшему не оказать первую помощь.

Симптомы отравления кадмием

Передозировка кадмия в человеческом организме (а также — острое отравление им в том или ином виде) выражается в следующих симптомах:

  1. головокружение (до обморока);
  2. тошнота и рвота;
  3. поражение ЦНС;
  4. судороги.

Отравление кадмия, к сожалению, часто бывает хроническим. Проявляться внешне оно начинает спустя месяцы и даже годы после превышения безопаной доли вещества в организме. Вот его симптомы:

  • проблемы мочевыводящей и половой систем (в особенности — у мужчин);
  • белок и глюкоза в моче;
  • микроглобулинурия;
  • раковые опухоли;
  • фиброзное поражение бронхо-легочной системы;
  • анемия;
  • эмфизема;
  • гипертония и т.д.

Как вывести кадмий из организма

  1. Первая помощь состоит в том, чтобы пострадавшего согреть и вывести на свежий воздух. Подогретое молоко с содой прочистят дыхательные пути.
  2. Можно сделать содовую ингаляцию.
  3. Вызвать рвоту, прочистить желудок.
  4. При непрекращающемся кашле — принять «Кодеин» или «Дионин», поставить горчичники.
  5. По возможности отвезти в медпункт — могут потребоваться внутривенные вливания и серьезные терапевтические меры.
Читайте также:  Полезные свойства лимона для детей

При случаях хронического отравления кадмием, требуется системный подход:.

  • Если встреча с кадмием происходит на производстве, следует немедленно оставить подобную работу и перейти на более безопасную службу;
  • нужно бросить курить;
  • сократить потребление алкоголя и продуктов, содержащих токсины (см п.1. Этой же статьи);
  • регулярные занятия физическими упражнениями;
  • рекомендуется посещать баню и сауну не реже 1 раза в месяц (поскольку с потом выводятся и соли тяжелых металлов);
  • есть побольше клетчатки (овощи, проверенные на зараженность кадмием в т.ч.);
  • принимать поливитаминные комплексы (недостаток цинка и магния в организме опасен наряду с превышением количества кадмия);
  • многочисленные народные средства (от кориандра до водорослей хлореллы) я рассматривать не буду, поскольку из польза не доказана, а вреды может быть не меньше, чем от самого кадмия.

В заключение скажу: стабильная и гармоничная экологическая ситуация в месте вашего проживания и личный ЗОЖ — лучшая профилактика заражения организма кадмием!

Кадмий полезные свойства

Кадмий — нераспространенный токсический и неизвестный
широкому кругу серебристый опасный металл
Токсические и ядовитые камни и минералы

Кадмий (латинское Cadmium, обозначается символом Cd) — элемент с атомным номером 48 и атомной массой 112,411. Является элементом побочной подгруппы второй группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. При нормальных условиях простое вещество кадмий — тяжелый (плотность 8,65 г/см3 – легче урана) мягкий ковкий тягучий переходный металл серебристо-белого цвета (не пожирает плоть, как «Керберский камень» Житомирской обл. Украины – не оксид урана настуран, коричневый опасный камень). На фото — сульфид кадмия, гринокит (землистые корочки желтого цвета).

Природный кадмий состоит из восьми изотопов, шесть из которых стабильны: 106Cd (изотопная распространенность 1,22%), 108Cd (0,88%), 110Cd (12,39%), 111Cd (12,75%), 112Cd (24,07%), 114Cd (28,85%). Для двух других природных изотопов обнаружена радиоактивность: 113Cd (изотопная распространенность 12,22%, β-распад с периодом полураспада 7,7∙1015 лет) и 116Cd (изотопная распространенность 7,49%, двойной β-распад с периодом полураспада 3,0∙1019 лет).

Кадмий периодической системы был частично описан немецким профессором Фридрихом Штромейером в 1817 году (отличил от цинка). Провизоры Магдебурга при изучении препаратов, содержащих оксид цинка ZnO, заподозрили в них присутствие мышьяка (катализатора оксиления из сульфида). Так как окись цинка входит в состав многих мазей, присыпок и эмульсий, применяемых при различных кожных болезнях, проверяющие категорически запретили продажу подозрительных лекарств.

Естественно, что производитель лекарственных препаратов, отстаивая личные интересы, потребовал экспертизы. В роли эксперта выступил Штромейер. Он выделил из ZnO коричнево-бурый оксид, восстановил его водородом и получил серебристо-белый металл, который был им назван «кадмием» (от греч. kadmeia — оксид цинка, также цинковая руда). Независимо от профессора Штромейера кадмий был обнаружен в силезских цинковых рудах (спутник) группой ученых — К. Германом, К. Карстеном и В. Мейснером в 1818 году.

Кадмий поглощает медленные нейтроны, по этой причине кадмиевые стержни применяют в ядерных реакторах для регулирования скорости цепной реакции (ЧАЭС). Кадмий используется в щелочных аккумуляторах, входит как компонент в некоторые сплавы. Так, например, сплавы меди, содержащие порядка 1% Cd (кадмиевые бронзы), служат для изготовления телеграфных, телефонных, троллейбусных и трамвайных проводов, кабелей метрополитена, так как эти сплавы обладают большей прочностью и износостойкостью, чем медь.


Гринокит (желтые примазки) на кальците. Юнь-Нань, Китай. 7х5 см. Фото: © А.А. Евсеев.

Ряд легкоплавких сплавов, например, применяющиеся в огнетушителях, содержат кадмий. Кроме того, кадмий входит в состав некондиционных ювелирных сплавов (пайка после выпаривания амальгамной составляющей из лопнувших от температуры амальгамных сплавов, запрещенных в открытой продаже – амальгамы золота, серебра и платины с ядовитой ртутью).

Этот металл применяется для кадмирования стальных изделий, ведь он несет на своей поверхности оксидную пленку, обладающую защитным действием. Дело в том, что в морской воде и в ряде других сред кадмирование более эффективно, чем цинкование. Кадмий имеет долгую историю использования в гомеопатической (базовое лечение травами и микродозами – т.н. «Биологически Активные Добавки в пище» — БАДы и комбикорма для животных) медицине. Широкое применение нашли и соединения кадмия — сульфид кадмия применяется для изготовления желтой краски и цветных стекол, а фтороборат кадмия — флюс, применяемый для пайки алюминия и других металлов.

Кадмий обнаружен в организме позвоночных животных (кости, связки, сухожелия и мышцы), установлено, что он влияет на углеродный обмен, активность ряда ферментов и синтез гиппуровой кислоты в печени. Однако соединения кадмия ядовиты, а сам металл является канцерогеном. Особенно опасно вдыхание паров оксида кадмия CdO, нередки случаи со смертельным исходом. Вредно и проникновение кадмия в желудочно-кишечный тракт, но случаев смертельного отравления не зафиксировано, вероятнее всего это связано с тем, что организм стремится избавиться от токсина (рвота).

Оказывается, кадмий присутствует практически во всех живых организмах — в наземных содержание кадмия приблизительно равно 0,5 мг на 1 кг массы, в морских организмах (губки, кишечнополостные, иглокожие, черви Тихого океана) — от 0,15 до 3 мг/кг, содержание кадмия в растениях составляет порядка 10-4% (на сухое вещество). Несмотря на присутствие кадмия в большинстве живых организмов, его специфическое физиологическое значение полностью не установлено (гормон роста). Ученым удалось выяснить, что этот элемент влияет на углеводный обмен, на синтез в печени гиппуровой кислоты, на активность ряда ферментов, а также на обмен в организме цинка, меди, железа и кальция (любимый камень спортсменов-культуристов, наращивающах мышечную массу тела и укрепляющих свои кости в спорте – в микродозах).


Гринокит (желтый). Кудрявый вулк., о. Итуруп, Курилы, Россия. Фото: © А.А. Евсеев.
Может быть выдан на тальк, серу и другие похожие на гриноктит минералы

Существует предположение, обоснованное исследованиями, что микроскопические количества кадмия в пище могут стимулировать рост тела у млекопитающих. По этой причине ученые давно причисляют кадмий к условно-эссенциальным микроэлементам, то есть жизненно-важным, но токсичным в определенных дозах. В организме здорового человека содержится небольшое количество кадмия. Воспет в древмегреческом и древнеримском эпосе – Кадмея (место торговли ядом на юго-востоке Европы («Щит на вратах Цареграда», Стамбул), в Греции (портики и амфитеатры) и на Средиземном море у Турции — наркотик). На сленге старателей и разработчиков камня кадмий называют «змеиный яд» (жаргон).

Кадмий относят к наиболее токсичным тяжелым металлам — в России (метрология) он отнесен ко 2-му классу опасности — высокоопасные вещества — куда входят сурьма, стронций, фенол и другие отравляющие вещества (эквивалент ДОПОГ опасные грузы N 6 – яд, череп и кости в ромбе). В бюллетене РФ по экологической безопасности и технологиям перевозок ядов «Проблемы химической безопасности» от 29 апреля 1999 года кадмий фигурирует как «наиболее опасный экотоксикант на рубеже тысячелетий»!

Как и прочие тяжелые металлы, кадмий является кумулятивным ядом, то есть, он способен накапливаться в организме — период его полувыведения составляет от 10 до 35 лет. Человеческий организм к пятидесяти годам способен накопить от 30 до 50 мг кадмия. Основными «депо отложения» кадмия в человеческом теле являются почки, содержащие от 30 до 60% суммарного количества этого металла в организме, печень (20-25%). В меньшей степени накапливать кадмий способны: поджелудочная железа, селезенка, трубчатые кости, другие органы и ткани. В небольших количествах кадмий присутствует даже в крови. Однако, в отличие от свинца или ртути, кадмий не проникает в мозг.

По большей части кадмий в организме находится в связанном состоянии — в комплексе с белком-металлотионеином — это своеобразный защитный механизм, реакция организма на присутствие тяжелого металла. В таком виде кадмий менее токсичен, однако, даже в связанном виде он не становится безвредным — накапливаясь годами этот металл способен привести к нарушению работы почек и повышенной вероятности образования почечных камней. Намного опаснее кадмий, находящийся в ионной форме, ведь он химически весьма близок к цинку и способен замещать его в биохимических реакциях, выступая в качестве псевдоактиватора или, наоборот, ингибитора содержащих цинк белков и ферментов.

Кадмий связывается с цитоплазматическим и ядерным материалом клеток живого организма и повреждает их, изменяет активность многих гормонов и ферментов, что объясняется его способностью связывать сульфгидрильные (-SH) группы. Кроме того, кадмий, в связи с близостью ионных радиусов кальция и кадмия, способен замещать кальций в костной ткани. Такая же ситуация с железом, которое кадмий также способен замещать. По этой причине недостаток кальция, цинка и железа в организме способен привести к повышению усвояемости кадмия из желудочно-кишечного тракта до 15-20%. Считается, что безвредной суточной дозой кадмия для взрослого человека является 1 мкг кадмия на 1 кг собственного веса, большие количества кадмия чрезвычайно опасны для здоровья.

Каковы же механизмы поступления кадмия и его соединений в организм? Отравление происходит при употреблении воды (ПДК для питьевой воды составляет 0,01 мг/л), загрязненной кадмиесодержащими отходами, а также при употреблении в пищу овощей и зерновых, произрастающих на землях, расположенных вблизи от нефтеперегонных заводов и металлургических предприятий. Особо опасно употребление грибов с таких территорий, так как они, по некоторым сведениям, способны накапливать более 100 мг кадмия на кг собственного веса. Курение — еще один источник поступления кадмия в организм, причем, как самого курящего, так и окружающих его людей, ведь металл находится в табачном дыме.

Характерными признаками хронического отравления кадмием являются, как говорилось ранее, поражения почек, боли в мышцах, разрушение костной ткани, анемия. Острое пищевое отравление кадмием наступает при поступлении больших разовых доз с пищей (15-30 мг) или с водой (13-15 мг). При этом наблюдаются признаки острого гастроэнтерита — рвота, боли и судороги в эпигастральной области, однако случаи смертельного отравления соединениями кадмия, попавшими в организм с пищей, науке неизвестны, но по оценкам ВОЗ летальная разовая доза может составлять 350-3500 мг.

Гораздо опаснее отравление кадмием при вдыхании его паров (CdO) или кадмийсодержащей пыли (как правило, это происходит на связанных с использованием кадмия производствах) – похоже на жидкую ртуть и красную киноварь (по токсичности). Симптомами подобного отравления являются отек легких, головная боль, тошнота или рвота, озноб, слабость и диарея (понос). В результате таких отравлений были зафиксированы смертельные случаи.

Противоядием при отравлении кадмием является селен, который способствует снижению усвояемости кадмия (работают на копировальных аппаратах и принтерах в современных дата-центрах и заправлке картриджей для оргтехники). Однако все равно требуется сбалансированный прием селена, связано это с тем, что избыток его в организме приводит к снижению содержания серы (формирует сульфид серы – связывает ее), а это обязательно приведет к тому, что кадмий вновь станет усваиваться организмом.

Установлено, что одна сигарета содержит от 1 до 2 мкг кадмия. Выходит, что человек, выкуривающий за день пачку сигарет (20 шт.), получает порядка 20 мкг кадмия! Опасность заключается и в том, что усвояемость кадмия через легкие максимальна — от 10 до 20%, таким образом, в организме курильщика усваивается от 2 до 4 мкг кадмия с каждой пачкой сигарет! Канцерогенное действие никотина, содержащегося в табачном дыме, как правило, связано с присутствием кадмия, причем он не задерживается даже угольными фильтрами – рак легких.

Пример хронического отравления кадмием с многочисленными смертельными исходами был описан в конце 50-х годов XX века. На территории Японии были зафиксированы случаи заболевания, которое местные жители прозвали «итай-итай» («Итальянская болезнь»), что можно также перевести на местный диалект, как «ой-ой, как больно!» (отравление). Симптомами болезни были сильные поясничные боли, что, как позже выяснилось, было вызвано необратимыми поражениями почек; сильными болями в мышцах. Повсеместное распространение болезни и тяжелое ее протекание были вызваны высокой загрязненностью окружающей среды в Японии в то время и спецификой питания японцев (рис и морепродукты накапливают большое количество кадмия). Было установлено, что заболевшие этой болезнью употребляли порядка 600 мкг кадмия ежесуточно!

Несмотря на то, что кадмий признан одним из самых токсичных веществ, он нашел применение и в медицине! Так, введенная в грудную клетку пациента, страдающего сердечной недостаточностью, никель-кадмиевая батарейка обеспечивают энергией механический стимулятор работы сердца. Удобство такого аккумулятора заключается в том, что для его подзарядки или замены больному не придется ложиться на операционный стол. Для бесперебойной службы батарейки достаточно раз в неделю надевать всего на полтора часа специальную намагниченную куртку.

Кадмий применяется в гомеопатии, экспериментальной медицине, а совсем недавно его стали использовать при создании новых противоопухолевых препаратов.

Сплав Вуда (Wood’s metal), содержащий 50% висмута, 12,5% олова, 25% свинца, 12,5% кадмия, можно расплавить в кипящей воде. Сплав был изобретен в 1860 году инженером Б. Вудом (B.Wood). С этим легкоплавким сплавом связано несколько любопытных фактов: во-первых, первые буквы компонентов сплава Вуда образуют аббревиатуру «ВОСК», во-вторых, изобретение приписывают также однофамильцу Б.Вуда — американскому физику Роберту Уильямсу Вуду, который родился спустя восемь лет (на ВАКе подрались одногодки).

Не так давно кадмий периодической системы поступил на «вооружение» милиции и криминалистов: с помощью тончайшего слоя кадмия, напыленного на обследуемую поверхность, удается выявить отпечатки пальцев человека.

Учеными был установлен такой интересный факт: кадмированная жесть в атмосфере сельских местностей обладает значительно большей коррозийной устойчивостью, чем в атмосфере промышленных районов. Особенно быстро такое покрытие выходит из строя, если в воздухе повышено содержание сернистого или серного ангидридов.

В 1968 году один из сотрудников службы здравоохранения США (доктор Кэррол) обнаружил прямую связь между смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний и содержанием кадмия в атмосфере. К таким выводам он пришел, проанализировав данные 28 городов. В четырех из них — Нью-Йорке, Чикаго, Филадельфии и Индианополисе — содержание кадмия в воздухе оказалось выше, чем в остальных городах; более высокой была здесь и доля смертных случаев в результате болезней сердца.

Помимо «стандартных» мероприятий по ограничению выбросов кадмия в атмосферу, воду и почву (фильтра и очистители на предприятиях, удаление жилья и посевных полей от таких предприятий), ученые разрабатывают и новые — перспективные. Так ученые в бухте реки Миссисипи высадили водные гиацинты, полагая, что с их помощью удастся очистить воду от таких элементов, как кадмий и ртуть.

Истории известно немало «открытий», которые были сделаны во время фиктивных проверок, смотров и ревизий. Однако подобные находки имеют скорее криминальный характер, нежели научный. И все-таки был такой случай, когда начавшаяся ревизия в итоге привела к открытию нового химического элемента. Произошло это в Германии в начале XIX века. Окружной врач Р. Ролов проверял аптеки своего округа, в ходе ревизии — в ряде аптек вблизи Магдебурга — он обнаружил окись цинка, внешний вид которой вызывал подозрения и наводил на мысль о содержании в ней мышьяка (фармаколит). В подтверждение предположений Ролов растворил изъятый препарат в кислоте и пропустил через раствор сероводорода, что привело к выпадению желтого осадка, похожего на сульфид мышьяка. Немедленно были изъяты из продажи все подозрительные лекарственные препараты — мази, присыпки, эмульсии, порошки.

Подобный шаг возмутил владельца фабрики в Шенебеке, производившей все забракованные Роловым препараты. Этот предприниматель — Герман, будучи по профессии химиком, провел собственную экспертизу товара. Испробовав весь известный в то время арсенал опытов по обнаружению мышьяка, он убедился в том, что его продукция чиста в этом отношении, а смутивший ревизора желтый цвет окиси цинка придает железо.

Сообщив о результатах своих опытов Ролову и властям земли Ганновер, Герман потребовал независимой экспертизы и полной «реабилитации» своего товара. В результате было решено выяснить мнение профессора Штромейера, возглавлявшего кафедру химии Геттингенского университета, а по совместительству занимавшего пост генерального инспектора всех ганноверских аптек. Естественно, что Штромейеру на проверку отослали не только окись цинка, но и другие цинковые препараты с Шенебекской фабрики, в том числе карбонат цинка, из которого эту окись получали.

Прокалив карбонат цинка ZnCO3, Фридрих Штромейер получил оксид, но не белый, как это должно было быть, а желтоватый. В результате дальнейших исследований, оказалось, что препараты не содержат ни мышьяка, как предполагал Ролов, ни железа, как думал Герман. Причиной необычной цветовой окраски был совершенно другой металл — ранее неизвестный и по свойствам весьма схожий с цинком. Различие было лишь в том, что гидроокись его, в отличие от Zn(OH)2, не была амфотерной, а имела ярко выраженные основные свойства.

Штромейер назвал новый металл кадмием, намекая на сильную схожесть нового элемента с цинком — греческим словом καδμεια (kadmeia) издавна обозначали цинковые руды (например, смитсонит ZnCO3) и окись цинка. В свою очередь это слово происходит от имени финикийца Кадма, который, согласно преданиям, первым нашел цинковый камень и открыл его способность придавать меди (при выплавке ее из руды) золотистый цвет. Согласно древнегреческим мифам существовал и другой Кадм — герой, победивший Дракона и построивший на землях поверженного им врага крепость Кадмею, вокруг которой впоследствии вырос великий семивратный город Фивы. В семитских же языках «кадмос» означает «восточный» или «змеиный» (Фергана, Киргизия, Средняя Азия — есть места скопления змей), что, возможно, возводит название минерала от мест его добычи либо экспорта из какой-либо восточной страны или провинции.

В 1818 году Фридрих Штромейер опубликовал подробное описание металла, свойства которого он уже успел хорошо изучить. В свободном виде новый элемент представлял собой белый металл, мягкий и не очень прочный, сверху покрытый коричневатой пленкой окисла. Довольно скоро, как это часто бывает, приоритет Штромейера в открытии кадмия стали оспаривать, однако все претензии были отвергнуты. Несколько позже другой химик Керстен, нашел новый элемент в силезской цинковой руде и назвал его меллином (от латинского mellinus — «желтый, как айва»). Причиной такого названия послужил цвет осадка, образующегося под действием сероводорода.

К огорчению Керстена «меллин» оказался «кадмием» Штромейера. Еще позже были предложены и другие названия сорок восьмому элементу: в 1821 году Джон предложил именовать новый элемент «клапротием» — в честь известного химика Мартина Клапрота — первооткрывателя урана, циркония и титана, а Гильберт «юнонием» — по имени открытого в 1804 году астероида Юноны. Но как бы ни были велики заслуги Клапрота перед наукой, его имени не суждено было закрепиться в списке химических элементов: кадмий остался кадмием. Правда, в русской химической литературе первой половины XIX века кадмий нередко называли кадмом.

Нахождение в природе

Кадмий типично редкий и довольно рассеянный элемент, среднее содержание данного металла в земной коре (кларк) оценивается примерно 1,3 * 10–5% либо 1,6 * 10–5% по массе, получается, что в литосфере кадмия приблизительно 130 мг/т. Кадмия настолько мало в недрах нашей планеты, что даже считающегося редким германия в 25 раз больше! Приблизительно такие же соотношения у кадмия и с другими редкими металлами: бериллием, цезием, скандием и индием. Кадмий близок по распространенности к сурьме (2 * 10–5%) и в два раза более распространен, чем ртуть (8 * 10–6%).

Для кадмия характерна миграция в горячих подземных водах вместе с цинком (кадмий содержится в виде изоморфной примеси во многих минералах и всегда в минералах цинка) и другими халькофильными элементами, то есть химическими элементами, склонными к образованию природных сульфидов, селенидов, теллуридов, сульфосолей и иногда встречающихся в самородном состоянии. Кроме того, кадмий концентрируется в гидротермальных отложениях. Довольно богаты кадмием вулканические породы, содержащие до 0,2 мг кадмия на кг; среди осадочных пород наиболее богаты сорок восьмым элементом глины — до 0,3 мг/кг (для сравнения известняки содержат кадмия 0,035 мг/кг, песчанники — 0,03 мг/кг). Среднее содержание кадмия в почве — 0,06 мг/кг.

Читайте также:  Растение шиповник полезные свойства

Также, этот редкий металл присутствует в воде — в растворенном виде (сульфат, хлорид, нитрат кадмия) и во взвешенном виде в составе органо-минеральных комплексов. В природных условиях кадмий попадает в подземные воды в результате выщелачивания руд цветных металлов, а также в результате разложения водных растений и организмов, способных его накапливать. С начала XX века преобладающим фактором поступления кадмия в воды и почву стало антропогенное загрязнение кадмием природных вод. На содержание кадмия в воде существенное влияние оказывает pH среды (в щелочной среде кадмий выпадает в осадок в виде гидроксида), а также сорбционные процессы. По той же антропогенной причине кадмий присутствует и в воздухе.

В сельской местности содержание кадмия в воздухе составляет 0,1-5,0 нг/м3 (1 нг или 1 нанограмм = 10-9 грамм), в городах — 2-15 нг/м3, в промышленных районах — от 15 до 150 нг/м3. Главным образом попадание кадмия в атмосферный воздух связано с тем, что многие угли, сжигаемые на теплоэлектростанциях, содержат этот элемент. Осаждаясь из воздуха, кадмий попадает в воду и почву. Увеличению содержания кадмия в почве способствует использование минеральных удобрений, ведь практически все они содержат незначительные примеси этого металла. Из воды и почвы кадмий попадает в растения и живые организмы и далее по пищевой цепочке может «поставляться» человеку.

Кадмий имеет собственные минералы: хоулиит, отавит CdCO3, монтемпонит CdO (содержит 87,5% Cd), гринокит CdS (77,8% Cd), ксантохроит CdS(H2O)х (77,2% Cd) кадмоселит CdSe (47% Cd). Однако своих месторождений они не образуют, а присутствуют в виде примесей в цинковых, медных, свинцовых и полиметаллических рудах (более 50), которые и являются основным источником промышленной добычи кадмия. Причем главную роль играют руды цинка, где концентрация кадмия колеблется от 0,01 до 5% (в сфалерите ZnS). В большинстве же случаев содержание кадмия в сфалерите не превышает 0,4 – 0,6%. Кадмий накапливается в галените (0,005 – 0,02%), станните (0,003 – 0,2%), пирите (до 0,02%), халькопирите (0,006 – 0,12%), из этих сульфидов кадмий извлекается.

Кадмий способен накапливаться в растениях (больше всего в грибах) и живых организмах (особенно в водных), по этой причине кадмий можно обнаружить в морских осадочных породах — сланцах (Мансфельд, Германия).

Главным потребителем кадмия является производство химических источников тока: никель-кадмиевые и серебряно-кадмиевые аккумуляторы, свинцово-кадмиевые и ртутно-кадмиевые элементы в резервных батареях, нормальные элементы Вестона. Применяемые в промышленности кадмийникелеве аккумуляторы (АКН) — одни из самых востребованных среди прочих химических источников тока.

Отрицательные пластины подобных аккумуляторов выполнены из железных сеток с губчатым кадмием в качестве активного агента, а положительные пластины покрыты окисью никеля. В качестве электролита выступает раствор едкого кали (гидроксид калия). Никель-кадмиевые щелочные аккумуляторы более надежны, чем кислотные свинцовые. Химические источники тока, использующие кадмий отличаются продолжительным сроком эксплуатации, стабильностью работы и высокими электрическими характеристиками. Помимо всего прочего, подзарядка данных аккумуляторов занимает менее одного часа! Однако АКН нельзя подзаряжать без полной предварительной разрядки, и в этом они, конечно же, уступают металлогидридным аккумуляторам.

Другая широкая область применения кадмия — нанесение защитных антикоррозионных покрытий на металлы (кадмирование). Кадмиевое покрытие надежно предохраняет железные и стальные изделия от атмосферной коррозии. В прошлом кадмирование производили путем погружения металла в расплавленный кадмий, современный процесс осуществляют исключительно электролитическим путем. Кадмированию подвергают наиболее ответственные детали самолетов, кораблей, а также детали и механизмы, предназначенные для работы в условиях тропического климата.

Известно, что некоторые свойства цинка и кадмия схожи, однако у кадмиевого покрытия есть определенные преимущества перед оцинкованным: во-первых, оно более устойчиво к коррозии, во-вторых, его легче сделать ровным и гладким. Кроме того, в отличие от цинка, кадмий устойчив в щелочной среде. Кадмированная жесть используется довольно широко, однако существует область, в которой применение покрытия из кадмия строго запрещено — это пищевая промышленность. Связано это с высокой токсичностью кадмия.

До определенного момента распространение кадмиевых покрытий было ограничено и по другой причине — при электролитическом нанесении кадмия на стальную деталь в металл может проникнуть содержащийся в электролите водород, а, как известно, этот элемент вызывает у высокопрочных сталей водородную хрупкость, приводящую к неожиданному разрушению металла под нагрузкой. Проблему удалось решить советским ученым из Института физической химии Академии наук СССР. Оказалось, что ничтожная добавка титана (один атом титана на тысячу атомов кадмия) предохраняет кадмированную стальную деталь от возникновения водородной хрупкости, поскольку титан в процессе нанесения покрытия поглощает из стали весь водород.

Порядка десятой части мирового производства кадмия расходуется на производство сплавов. Небольшая температура плавления — одна из причин широкого применения кадмия в легкоплавких сплавах. Таковым, например, является сплав Вуда, содержащий 12,5% кадмия. Подобные сплавы используют как припои, как материал для получения тонких и сложных отливок, в автоматических противопожарных системах, для спайки стекла с металлом. Припои, содержащие кадмий, довольно устойчивы к температурным колебаниям.

Другая отличительная черта кадмиевых сплавов — их высокие антифрикционные свойства. Так, сплав, содержащий 99% кадмия и 1% никеля, применяют для изготовления подшипников, работающих в автомобильных, авиационных и судовых двигателях. Поскольку кадмий недостаточно стоек к действию кислот, в том числе и содержащихся в смазочных материалах органических кислот, подшипниковые сплавы на основе кадмия покрывают индием. Легирование меди малыми добавками кадмия (менее 1%) позволяет делать более износостойкие провода на линиях электрического транспорта. Столь ничтожные добавки кадмия способны значительно повысить прочность и твердость меди, практически не ухудшая ее электрических свойств. Амальгаму кадмия (раствор кадмия в ртути) используют в зубоврачебной технике для изготовления зубных пломб.

В сороковые годы XX века у кадмия появилось новое амплуа — из него стали делать регулирующие и аварийные стержни атомных реакторов. Причина, по которой кадмий в кратчайший срок стал стратегическим материалом, заключалась в том, что он очень хорошо поглощает тепловые нейтроны. А ведь первые реакторы начала «атомного века» работали исключительно на тепловых нейтронах. Позже выяснилось, что реакторы на быстрых нейтронах более перспективны и для энергетики, и для получения ядерного горючего — 239Pu, а против быстрых нейтронов кадмий бессилен, он их не задерживает. Во времена реакторов на тепловых нейтронах кадмий утратил главенствующую роль, уступив ее бору и его соединениям (реально – уголь и графит).

Порядка 20% кадмия (в виде соединений) используется для производства неорганических красящих веществ. Сульфид кадмия CdS — важный минеральный краситель, ранее называвшийся кадмиевой желтью. Уже в начале XX века было известно, что можно получить кадмиевую желть шести оттенков, начиная от лимонно-желтого до оранжевого. Получаемые при этом краски устойчивы к слабым щелочам и кислотам, а к сероводороду совершенно не чувствительны.

Краски на основе CdS использовались во многих областях — живописи, печати, росписи фарфора, ими покрывали пассажирские вагоны, защищая их от паровозного дыма. Красители, содержащие сульфид кадмия, использовали в текстильном и мыловаренном производствах. Однако в настоящее время довольно дорогой сульфид кадмия часто заменяют более дешевыми красителями — кадмопоном (смесь сульфида кадмия и сульфата бария) и цинко-кадмиевым литопоном (состав, как и у кадмопона, плюс сульфид цинка).

Другое соединение кадмия — селенид кадмия CdSe — применяют как красную краску. Однако не только в производстве красящих веществ нашли свое применение соединения кадмия — сульфид кадмия, например, также применяется для производства пленочных солнечных батарей, коэффициент полезного действия которых составляет порядка 10-16%. Кроме того, CdS — довольно хороший термоэлектрический материал, который используется как компонент полупроводниковых материалов и люминофоров. Иногда кадмий используют в криогенной технике, что связано с его максимальной теплопроводностью (относительно прочих металлов) вблизи абсолютного нуля (вакуум).

Главные «поставщики» кадмия — это побочные продукты переработки цинковых, медно-цинковых и свинцово цинковых руд. Что же касается собственных минералов кадмия, то единственным, представляющим интерес в получении кадмия, является гринокит CdS, так называемая «кадмиевая обманка». Добывается гринокит совместно с фаеритом при разработке цинковых руд. В процессе переработки кадмий накапливается в побочных продуктах процесса, откуда его потом извлекают.

При переработке полиметаллических руд, как говорилось ранее, кадмий часто является побочным продуктом цинкового производства. Это либо медно-кадмиевые кеки (осадки металлов, полученные вследствие очистки растворов сульфата цинка ZnSO4 действием цинковой пыли), которые содержат от 2 до 12% Cd, либо пуссьеры (летучие фракции, образующиеся при дистилляционном получении цинка), содержащие от 0,7 до 1,1% кадмия.

Наиболее богаты сорок восьмым элементом концентраты, полученные при ректификационной очистке цинка, они могут содержать до 40% кадмия. Из медно-кадмиевых кеков и других продуктов с высоким содержанием кадмия его обычно выщелачивают серной кислотой H2SO4 при одновременной аэрации воздухом. Процесс ведут в присутствии окислителя — марганцевой руды или оборотного марганцевого шлама из электролизных ванн.

Кроме того, кадмий извлекается из пыли свинцовых и медеплавильных заводов (она может содержать от 0,5 до 5% и от 0,2 до 0,5% кадмия, соответственно). В таких случаях пыль обычно обрабатывают концентрированной серной кислотой H2SO4, а затем получившийся сульфат кадмия выщелачивают водой. Из полученного раствора сульфата кадмия действием цинковой пыли осаждают кадмиевую губку, после чего ее растворяют в серной кислоте и очищают раствор от примесей действием карбоната натрия Na2CO3 или оксида цинка ZnO, возможно также использование методов ионного обмена.

Металлический кадмий выделяют электролизом на алюминиевых катодах или же восстановлением цинком (вытеснением цинком оксида кадмия CdO из растворов CdSO4) с применением центробежных реакторов-сепараторов. Рафинирование металлического кадмия обычно заключается в переплавке металла под слоем щелочи (для удаления цинка и свинца), при этом возможно использование Na2CO3; обработке расплава алюминием (для удаления никеля) и хлоридом аммония NH4Cl (для удаления таллия).

Кадмий более высокой чистоты получают электролитическим рафинированием с промежуточной очисткой электролита, которая проводится с применением ионного обмена или экстракцией; ректификацией металла (обычно при пониженном давлении), зонной плавкой или другими кристаллизационными методами. Сочетая выше приведенные способы очистки, возможно получение металлического кадмия с содержанием основных примесей (цинк, медь и прочие) всего 10-5% по массе. Кроме того, для очистки кадмия могут быть использованы методы электропереноса в жидком кадмии, электрорафинирования в расплаве гидроксида натрия NaOH, амальгамного электролиза. При сочетании зонной плавки с электропереносом наряду с очисткой может происходить и разделение изотопов кадмия.

Мировой объем производства кадмия в значительной степени связан с масштабами производства цинка и за последние десятилетия значительно возрос — по данным 2006 года в мире производилось порядка 21 тысячи тонн кадмия, в то время как в 1980 году эта цифра составляла всего 15 тысяч тонн. Рост потребления кадмия продолжается и сейчас. Основными производителями данного металла считаются страны Азии: Китай, Япония, Корея, Казахстан. На их долю приходится 12 тысяч тонн от общего производства.

Крупными производителями кадмия также можно считать Россию, Канаду и Мексику. Смещение массового производства кадмия в сторону Азии связано с тем, что в Европе произошло сокращение использования кадмия, а в Азиатском регионе наоборот — растет спрос на никель-кадмиевые элементы, что заставляет многих переводить производство в страны Азии.

Кадмий — серебристо-белый металл, отливающий синевой на свежем срезе, однако тускнеющий на воздухе из-за образования защитной окисной пленки. Кадмий довольно мягкий металл — он тверже олова, но мягче цинка, его вполне возможно разрезать ножом. В совокупности с мягкостью кадмий обладает такими важными для промышленности качествами, как ковкость и тягучесть — он отлично прокатывается в листы и протягивается в проволоку, без особых проблем поддается полировке.

При нагреве выше 80 o C кадмий теряет свою упругость, причем настолько, что его легко можно истолочь в порошок. Твердость кадмия по Моосу равна двум, по Бринеллю (для отожженного образца) 200-275 МПа. Предел прочности при растяжении 64 Мн/м2 или 6,4 кгс/мм2, относительное удлинение 50% (при температуре 20 o C), предел текучести 9,8 МПа.

Кадмий имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку с периодами: а = 0,296 нм, с = 0,563 нм, отношение с/а = 1,882, z = 2, энергия кристаллической решетки 116 мкДж/кмоль. Пространственная группа С6/mmm, атомный радиус 0,156 нм, ионный радиус Cd2+ 0,099 нм, атомный объем 13,01∙10-6 м3/моль.

Пруток из чистого кадмия при изгибании издает слабый треск подобно олову («оловянный крик») — это трутся друг о друга микрокристаллы металла, однако любые примеси в металле уничтожают этот эффект. Вообще по своим физическим, химическим и фармакологическим свойствам кадмий принадлежит к группе тяжелых металлов, имея более всего сходства с цинком и ртутью.

Температура плавления кадмия (321,1 o С) довольно низка и может быть сравнима с температурами плавления свинца (327,4 o С) или таллия (303,6 o С). Однако она отличается от температур плавления схожих по ряду свойств металлов — ниже, чем у цинка (419,5 o С), но выше, чем у олова (231,9 o С). Температура кипения кадмия тоже невысока — всего 770 o С, что довольно интересно — у свинца, как и у большинства других металлов разница между температурами плавления и кипения большая.

Так у свинца температура кипения (1 745 o С) больше температуры плавления в 5 раз, а у олова, температура кипения которого 2 620 o С, в 11 раз больше температуры плавления! В тоже время, сходный с кадмием цинк имеет при температуре плавления в 419,5 o С температуру кипения всего 960 o С. Коэффициент термического расширения для кадмия равен 29,8 * 10-6 (при температуре 25 o C). Ниже 0,519 К кадмий становится сверхпроводником. Теплопроводность кадмия при 0 o C составляет 97,55 вт/(м * К) или 0,233 кал/(см * сек * o С).

Удельная теплоемкость кадмия (при температуре 25 o C) равна 225,02 дж/(кг * К) или 0,055 кал/(г * o С). Температурный коэффициент электросопротивления кадмия в температурном интервале от 0 o С до 100 o С равен 4,3 * 10-3, удельное электросопротивление кадмия (при температуре 20 o C) составляет 7,4 * 10-8 ом * м (7,4 * 10-6 ом * см). Кадмий диамагнитен, его магнитная восприимчивость -0,176,10-9 (при температуре 20 o С). Стандартный электродный потенциал -0,403 В. Электроотрицательность кадмия 1,7. Эффективное поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 2450- 2900-10

28 м2. Работа выхода электронов = 4,1 эВ.

Плотность (при комнатной температуре) кадмия 8,65 г/см3, что позволяет отнести кадмий к тяжелым металлам. По классификации Н.Реймерса, тяжелыми следует считать металлы с плотностью более 8 г/см3. Таким образом, к тяжелым металлам относятся Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. И хотя кадмий легче свинца (плотность 11,34 г/см3) или ртути (13,546 г/см3), но тяжелее олова (7,31 г/см3).

В химических соединениях кадмий всегда проявляет валентность 2 (конфигурация внешнего электронного слоя 5s2) — дело в том, что у атомов элементов побочной подгруппы второй группы (цинк, кадмий, ртуть), как и у атомов элементов подгруппы меди, d-подуровень второго снаружи электронного слоя целиком заполнен. Однако у элементов подгруппы цинка этот подуровень уже вполне стабилен и удаление из него электронов требует очень большой затраты энергии. Другой характерной особенностью элементов подгруппы цинка, сближающей их с элементами подгруппы меди, является их склонность к комплексообразованию.

Как уже говорилось кадмий расположен в одной группе периодической системы с цинком и ртутью, занимая промежуточное место между ними, по этой причине ряд химических свойств всех этих элементов сходен. Например, оксиды и сульфиды данных металлов практически нерастворимы в воде.

В сухом воздухе кадмий устойчив, но во влажном на поверхности металла медленно образуется тонкая пленка оксида CdO, предохраняющая металл от дальнейшего окисления. При сильном накаливании кадмий сгорает, также превращаясь в оксид кадмия — кристаллический порошок от светло-коричневого до темно-бурого цвета (различие в цветовой гамме частично обусловлено размером частиц, но в большей степени является результатом дефектов кристаллической решетки), плотность CdO 8,15 г/см3; выше 900 o С оксид кадмия летуч, а при 1 570 o С полностью возгоняется. Пары кадмия реагируют с парами воды с выделением водорода.

Кислоты взаимодействуют с кадмием с образованием солей этого металла. Азотная кислота HNO3 легко растворяет кадмий, при этом выделяется оксид азота и образуется нитрат, который дает гидрат Cd(NO3)2 * 4H2O. Из других кислот — соляной и разбавленной серной — кадмий медленно вытесняет водород, объясняется это тем, что в ряду напряжений кадмий стоит дальше цинка, но впереди водорода. С растворами щелочей, в отличие от цинка, кадмий не взаимодействует. Кадмий восстанавливает нитрат аммония NH4NO3 в концентрированных растворах до нитрита аммония NH4NO2.

Выше температуры плавления кадмий непосредственно соединяется с галогенами, образуя бесцветные соединения — кадмия галогениды. CdCl2, CdBr2 и CdI2 очень легко растворяются в воде (53,2% по массе при 20 o С), гораздо труднее растворим фторид кадмия CdF2 (4,06% по массе при 20 o С), который совершенно не растворим в этаноле. Его можно получить действием фтора на металл или фтороводорода на карбонат кадмия. Хлорид кадмия получают при взаимодействии кадмия с концентрированной соляной кислотой или хлорированием металла при 500 o С.

Бромид кадмия получают бромированием металла или действием бромоводорода на карбонат кадмия. При нагревании кадмий взаимодействует с серой, образуя сульфид CdS (от лимонно-желтого до оранжево-красного цвета), нерастворимый в воде и разбавленных кислотах. При сплавлении кадмия с фосфором и мышьяком образуются соответственно фосфиды и арсениды составов Cd3P2 и CdAs2, с сурьмой — кадмия антимонид. С водородом, азотом, углеродом, кремнием и бором кадмий не реагирует. Косвенными путями получены легко разлагающиеся при нагревании гидрид CdH2 и нитрид Cd3N2.

Растворы солей кадмия имеют кислую реакцию вследствие гидролиза, едкие щелочи осаждают из них белый гидрооксид Cd(OH)2. При действии очень концентрированных растворов щелочей он превращается в гидроксокадматы, такие, как Na2[Cd(OH)4]. Гидроксид кадмия реагирует с аммиаком с образованием растворимых комплексов:

Cd(OH)2 + 6NH3 * H2O → [Cd(NH3)6](OH)2 + 6H2O

Кроме того, Cd(OH)2 переходит в раствор под действием цианидов щелочных элементов. Выше 170 o С он разлагается до CdO. Взаимодействие гидроксида кадмия с пероксидом (перекисью)водорода в водном растворе приводит к образованию пероксидов (перекисей) разнообразного состава.

С использованием материалов веб-сайта http://i-think.ru/

ДОПОГ 6.1
Токсичные вещества (яд)
Риск отравления при вдыхании, контакте с кожей или проглатывании. Составляют опасность для водной окружающей среды или канализационной системы (похоже на ДОПОГ опасные грузы по перевозке ртути, менее опасно)
Использовать маску для аварийного оставления транспортного средства
Белый ромб, номер ДОПОГ, черный череп и скрещенные кости

ДОПОГ Рыба
Вещества, опасные для окружающей среды (экология, в т.ч. тающие, растворимые, порошкообразные и текучие материалы)
Составляют опасность для водной окружающей среды или канализационной системы (похоже на ДОПОГ опасные грузы по перевозке ртути, менее опасно)

Источники:
  • http://am-am.su/497-kadmiy.html
  • http://zdips.ru/zdorovoe-pitanie/mineraly/1653-kadmij-v-organizme-cheloveka.html
  • http://lifegid.com/bok/2310-hvataet-li-kadmiya-vashemu-organizmu-v-chem-polza-mikroelementa-kak-vyyavit-nehvatku-ili-pereizbytok.html
  • http://tvoi-uvelirr.ru/kadmij/
  • http://moydietolog.ru/kadmiy-v-produktah
  • http://www.inmoment.ru/beauty/health-body/cadmium.html
  • http://fulloflife.ru/zdorovie/kadmij-vred-dlya-organizma-cheloveka/
  • http://jewellery.org.ua/stones/games306.htm