کادمیم

از عنصرهای جدول تناوبی عنصرها

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

کادمیم، 48Cd
Cadmium-crystal bar.jpg
ویژگی‌های کلی
تلفظ‎/ˈkædmiəm/‎ (KAD-mee-əm)
ظاهرنقرهy gray metallic
جرم اتمی نسبی (Ar، استاندارد)۱۱۲٫۴۱۴(۴)[۱]
کادمیم در جدول تناوبی
Element 1: هیدروژن (H), Other non-metal
Element 2: هلیوم (He), Noble gas
Element 3: لیتیم (Li), Alkali metal
Element 4: برلیم (Be), Alkaline earth metal
Element 5: بور (B), Metalloid
Element 6: کربن (C), Other non-metal
Element 7: نیتروژن (N), Halogen
Element 8: اکسیژن (O), Halogen
Element 9: فلوئور (F), Halogen
Element 10: نئون (Ne), Noble gas
Element 11: سدیم (Na), Alkali metal
Element 12: منیزیم (Mg), Alkaline earth metal
Element 13: آلومینیم (Al), Other metal
Element 14: سیلسیم (Si), Metalloid
Element 15: فسفر (P), Other non-metal
Element 16: گوگرد (S), Other non-metal
Element 17: کلر (Cl), Halogen
Element 18: آرگون (Ar), Noble gas
Element 19: پتاسیم (K), Alkali metal
Element 20: کلسیم (Ca), Alkaline earth metal
Element 21: اسکاندیم (Sc), Transition metal
Element 22: تیتانیم (Ti), Transition metal
Element 23: وانادیم (V), Transition metal
Element 24: کروم (Cr), Transition metal
Element 25: منگنز (Mn), Transition metal
Element 26: آهن (Fe), Transition metal
Element 27: کبالت (Co), Transition metal
Element 28: نیکل (Ni), Transition metal
Element 29: مس (Cu), Transition metal
Element 30: روی (Zn), Other metal
Element 31: گالیم (Ga), Other metal
Element 32: ژرمانیم (Ge), Metalloid
Element 33: آرسنیک (As), Metalloid
Element 34: سلنیم (Se), Other non-metal
Element 35: برم (Br), Halogen
Element 36: کریپتون (Kr), Noble gas
Element 37: روبیدیم (Rb), Alkali metal
Element 38: استرانسیم (Sr), Alkaline earth metal
Element 39: ایتریم (Y), Transition metal
Element 40: زیرکونیم (Zr), Transition metal
Element 41: نیوبیم (Nb), Transition metal
Element 42: مولیبدن (Mo), Transition metal
Element 43: تکنسیم (Tc), Transition metal
Element 44: روتنیم (Ru), Transition metal
Element 45: رودیم (Rh), Transition metal
Element 46: پالادیم (Pd), Transition metal
Element 47: نقره (Ag), Transition metal
Element 48: کادمیم (Cd), Other metal
Element 49: ایندیم (In), Other metal
Element 50: قلع (Sn), Other metal
Element 51: آنتیموان (Sb), Metalloid
Element 52: تلوریم (Te), Metalloid
Element 53: ید (I), Halogen
Element 54: زنون (Xe), Noble gas
Element 55: سزیم (Cs), Alkali metal
Element 56: باریم (Ba), Alkaline earth metal
Element 57: لانتان (La), Lanthanoid
Element 58: سریم (Ce), Lanthanoid
Element 59: پرازئودیمیم (Pr), Lanthanoid
Element 60: نئودیمیم (Nd), Lanthanoid
Element 61: پرومتیم (Pm), Lanthanoid
Element 62: ساماریم (Sm), Lanthanoid
Element 63: اروپیم (Eu), Lanthanoid
Element 64: گادولینیم (Gd), Lanthanoid
Element 65: تربیم (Tb), Lanthanoid
Element 66: دیسپروزیم (Dy), Lanthanoid
Element 67: هولمیم (Ho), Lanthanoid
Element 68: اربیم (Er), Lanthanoid
Element 69: تولیم (Tm), Lanthanoid
Element 70: ایتربیم (Yb), Lanthanoid
Element 71: لوتتیم (Lu), Lanthanoid
Element 72: هافنیم (Hf), Transition metal
Element 73: تانتال (Ta), Transition metal
Element 74: تنگستن (W), Transition metal
Element 75: رنیم (Re), Transition metal
Element 76: اوسمیم (Os), Transition metal
Element 77: ایریدیم (Ir), Transition metal
Element 78: پلاتین (Pt), Transition metal
Element 79: طلا (Au), Transition metal
Element 80: جیوه (Hg), Other metal
Element 81: تالیم (Tl), Other metal
Element 82: سرب (Pb), Other metal
Element 83: بیسموت (Bi), Other metal
Element 84: پولونیم (Po), Other metal
Element 85: آستاتین (At), Metalloid
Element 86: رادون (Rn), Noble gas
Element 87: فرانسیم (Fr), Alkali metal
Element 88: رادیم (Ra), Alkaline earth metal
Element 89: آکتینیم (Ac), Actinoid
Element 90: توریم (Th), Actinoid
Element 91: پروتاکتینیم (Pa), Actinoid
Element 92: اورانیم (U), Actinoid
Element 93: نپتونیم (Np), Actinoid
Element 94: پلوتونیم (Pu), Actinoid
Element 95: امریسیم (Am), Actinoid
Element 96: کوریم (Cm), Actinoid
Element 97: برکلیم (Bk), Actinoid
Element 98: کالیفرنیم (Cf), Actinoid
Element 99: اینشتینیم (Es), Actinoid
Element 100: فرمیم (Fm), Actinoid
Element 101: مندلیفیم (Md), Actinoid
Element 102: نوبلیم (No), Actinoid
Element 103: لارنسیم (Lr), Actinoid
Element 104: رادرفوردیم (Rf), Transition metal
Element 105: دوبنیم (Db), Transition metal
Element 106: سیبورگیم (Sg), Transition metal
Element 107: بوهریم (Bh), Transition metal
Element 108: هاسیم (Hs), Transition metal
Element 109: مایتنریم (Mt)
Element 110: دارمشتادیم (Ds)
Element 111: رونتگنیم (Rg)
Element 112: کوپرنیسیم (Cn), Other metal
Element 113: نیهونیم (Nh)
Element 114: فلروویم (Fl)
Element 115: مسکوویم (Mc)
Element 116: لیورموریم (Lv)
Element 117: تنسین (Ts)
Element 118: اوگانسون (Og)
Zn

Cd

Hg
نقرهکادمیمایندیم
عدد اتمی (Z)48
گروهگروه ۱۲
دورهدوره 5
بلوکبلوک-d
آرایش الکترونی[Kr] 4d10 5s2
2, 8, 18, 18, 2
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STPجامد
نقطه ذوب594.22 K ​(321.07 °C, ​609.93 °F)
نقطه جوش1040 K ​(767 °C, ​1413 °F)
چگالی (near r.t.)8.65 g/cm3
در حالت مایع (at m.p.)7.996 g/cm3
حرارت همجوشی6.21 kJ/mol
آنتالپی تبخیر 99.87 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی26.020 J/(mol·K)
فشار بخار
فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K
در دمای (K) 530 583 654 745 867 1040
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش−2, +1, +2 (a mildly basic اکسید)
الکترونگاتیویمقیاس پائولینگ: 1.69
انرژی یونش
  • 1st: 867.8 kJ/mol
  • 2nd: 1631.4 kJ/mol
  • 3rd: 3616 kJ/mol
شعاع اتمیempirical: 151 pm
شعاع کووالانسی pm 144±9
شعاع واندروالسی158 pm
Color lines in a spectral range
خط طیف نوری کادمیم
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوریدستگاه بلوری شش‌گوشه
Hexagonal crystal structure for کادمیم
سرعت صوت thin rod2310 m/s (at 20 °C)
انبساط حرارتی30.8 µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی96.6 W/(m·K)
رسانش الکتریکی(22 °C) 72.7 n Ω·m
رسانش مغناطیسیدیامغناطیس[۲]
مدول یانگ50 GPa
مدول برشی19 GPa
مدول حجمی42 GPa
نسبت پواسون0.30
سختی موس2.0
سختی برینل203 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس7440-43-9
ایزوتوپ‌های کادمیم
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول
106Cd 1.25% >9.5×1017 y εε2ν - 106Pd
107Cd syn 6.5 h ε 1.417 107Ag
108Cd 0.89% >6.7×1017 y εε2ν - 108Pd
109Cd syn 462.6 d ε 0.214 109Ag
110Cd 12.49% 110Cd ایزوتوپ پایدار است که 62 نوترون دارد
111Cd 12.8% 111Cd ایزوتوپ پایدار است که 63 نوترون دارد
112Cd 24.13% 112Cd ایزوتوپ پایدار است که 64 نوترون دارد
113Cd 12.22% 7.7×1015 y β 0.316 113In
113mCd syn 14.1 y β 0.580 113In
IT 0.264 113Cd
114Cd 28.73% >9.3×1017 y ββ2ν - 114Sn
115Cd syn 53.46 h β 1.446 115In
116Cd 7.49% 2.9×1019 y ββ2ν - 116Sn
| منابع

خصوصیات قابل توجهویرایش

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

کاربردهاویرایش

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

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

تاریخچهویرایش

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

پیدایشویرایش

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

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

ایزوتوپ‌هاویرایش

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

هشدارهاویرایش

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

منابعویرایش

  1. Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". شیمی محض و کاربردی(نشریه). 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.