Termodinamik ve elektrofiziksel özellikler. Kadmiyum sülfür: özellikleri, hazırlanışı ve uygulaması Kadmiyum sülfürün çözünürlüğü

Geleneksel olarak kadmiyum sülfür boya olarak kullanıldı. Van Gogh, Claude Monet, Matisse gibi büyük sanatçıların resimlerinde bunu görmek mümkündür. İÇİNDE son yıllar Buna olan ilgi, kadmiyum sülfürün güneş pilleri ve ışığa duyarlı cihazlarda film kaplaması olarak kullanılmasıyla ilişkilidir. Bu bağlantı birçok malzemeyle iyi ohmik temasla karakterize edilir. Direnci akımın büyüklüğüne ve yönüne bağlı değildir. Bu sayede malzeme optoelektronik, lazer teknolojisi ve LED'lerde kullanım için ümit vericidir.

Genel açıklama

Kadmiyum sülfür, nadir mineraller olan çinkoblend ve huleyitte doğal olarak oluşan inorganik bir bileşiktir. Endüstriyi ilgilendirmiyorlar. Kadmiyum sülfürün ana kaynağı yapay sentezdir.

Görünüşte bu bileşik sarı bir tozdur. Tonlar limondan turuncu-kırmızıya kadar değişebilir. Parlak rengi ve dış etkenlere karşı yüksek direnci nedeniyle kadmiyum sülfit, yüksek kaliteli bir boya olarak kullanılmıştır. Madde 18. yüzyıldan itibaren yaygın olarak kullanılabilir hale geldi.

Bileşiğin kimyasal formülü CdS'dir. 2 yapısal kristal formuna sahiptir: altıgen (wurtzite) ve kübik (çinko blende). Etki altında yüksek basınç kaya tuzu gibi üçüncü bir form da oluşur.

Kadmiyum sülfür: özellikleri

Altıgen kafes yapısına sahip bir malzeme aşağıdaki fiziksel ve mekanik özelliklere sahiptir:

  • erime noktası - 1475 °C;
  • yoğunluk - 4824 kg/m3;
  • doğrusal genleşme katsayısı - (4.1-6.5) μK -1;
  • Mohs ölçeğine göre sertlik - 3,8;
  • süblimleşme sıcaklığı - 980 °C.

Bu bağlantı doğrudan bir yarı iletkendir. Işıkla ışınlandığında iletkenliği artar, bu da malzemenin foto direnç olarak kullanılmasını mümkün kılar. Bakır ve alüminyum katkılı olduğunda lüminesans etkisi gözlenir. CdS kristalleri katı hal lazerlerinde kullanılabilir.

Kadmiyum sülfürün suda çözünürlüğü yoktur, seyreltik asitlerde zayıftır ve konsantre hidroklorik ve sülfürik asitte iyidir. Cd de içinde iyi çözünür.

Madde aşağıdaki özelliklerle karakterize edilir: Kimyasal özellikler:

  • çözelti hidrojen sülfür veya alkali metallere maruz kaldığında çökelir;
  • ile tepki verirken hidroklorik asit CdCl2 ve hidrojen sülfit oluşur;
  • fazla oksijen içeren bir atmosferde ısıtıldığında sülfat veya okside oksitlenir (bu, pişirme fırınındaki sıcaklığa bağlıdır).

Fiş

Kadmiyum sülfür birkaç yolla sentezlenir:

  • kadmiyum ve kükürt buharlarının etkileşimi sırasında;
  • organosülfür ve kadmiyum içeren bileşiklerin reaksiyonunda;
  • H2S veya Na2S'nin etkisi altında çözeltiden çökeltme.

Bu maddeye dayalı filmler özel yöntemler kullanılarak üretilir:

  • sülfit anyonlarının kaynağı olarak tiyokarbamid kullanılarak kimyasal çökeltme;
  • atomizasyon ve ardından piroliz;
  • kristallerin vakum koşulları altında büyütüldüğü moleküler ışın epitaksi yöntemi;
  • sol-jel işlemi sonucunda;
  • iyon püskürtme yöntemiyle;
  • anotlama ve elektroforez;
  • Serigrafi yöntemiyle.

Pigmenti yapmak için çökeltilen katı kadmiyum sülfür yıkanır, altıgen kristal kafes şekli elde etmek için kalsine edilir ve ardından toz haline gelinceye kadar öğütülür.

Başvuru

Bu bileşiğe dayalı boyalar yüksek ısı ve ışık direncine sahiptir. Selenit, kadmiyum tellür ve cıva sülfürden elde edilen katkı maddeleri, tozun rengini yeşil-sarı ve kırmızı-mor olarak değiştirmenize olanak sağlar. Pigmentler polimer ürünlerin üretiminde kullanılmaktadır.

Kadmiyum sülfürün başka uygulama alanları da vardır:

  • gama radyasyonu dahil temel parçacıkların dedektörleri (kaydedicileri);
  • ince film transistörleri;
  • GHz aralığında çalışabilen piezoelektrik dönüştürücüler;
  • tıpta ve biyolojide ışıldayan etiketler olarak kullanılan nanotellerin ve tüplerin üretimi.

Kadmiyum sülfit güneş pilleri

İnce film güneş pilleri son buluşlardan biridir. alternatif enerji. Elektrik üretmek için kullanılan maden rezervleri hızla tükendiğinden bu endüstrinin gelişimi giderek daha önemli hale geliyor. Kadmiyum sülfür bazlı güneş pillerinin avantajları şunlardır:

  • üretimlerinde daha düşük malzeme maliyetleri;
  • Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürme verimliliğinde artış (şirket için %8'den) geleneksel türler CdS/CdTe için %15'e kadar piller);
  • doğrudan ışınların olmadığı durumlarda enerji üretme ve sisli alanlarda, toz seviyesinin yüksek olduğu yerlerde pil kullanma imkanı.

Güneş pillerinin yapımında kullanılan filmler yalnızca 15-30 mikron kalınlığındadır. Granül bir yapıya sahiptirler, elementlerin boyutu 1-5 mikrondur. Bilim insanları, gelecekte ince film pillerin polikristalin pillere alternatif olabileceğine inanıyor. iddiasız koşullar operasyon ve uzun servis ömrü.

Buluş inorganik kimyada kullanılabilir. Kristal kadmiyum sülfür üretmeye yönelik bir yöntem, sülfat indirgeyen bakterilerin metal içeren sentetik bir ortama yerleştirilmesini ve besinler vitaminler, tuzlar, kofaktörlerin çözeltileri dahil. Yetiştirme sırasında sülfat azaltıcı bakteriler Desulfovibrio sp. A2 ve bir kadmiyum iyonu kaynağı içeren sentetik bir ortam - bir kadmiyum klorür çözeltisi. Sentetik ortamdaki kadmiyum iyonlarının konsantrasyonu 150 mg/l'dir. Alüminyum folyo yetiştirme kabına yerleştirilir ve yetiştirme 18 gün boyunca 28°C sıcaklıkta gerçekleştirilir. Folyodan ve şişenin tabanından toplanan kadmiyum sülfür kristallerini içeren tortu kurutulur. Buluş, kadmiyum sülfürün elde edilmesini mümkün kılmaktadır. Atıksu ve metalurji işletmelerinin sıvı atıkları. 2 hasta, 3 masa, 1 örnek.

RF patenti 2526456 için çizimler

Buluş, sülfat indirgeyici bakteriler (SRB) kullanılarak metal içeren çözeltilerden saf kadmiyum sülfürün (CdS) üretilmesine yönelik bir yöntemle ilgilidir.

Önerilen yöntem, kadmiyum da dahil olmak üzere metal iyonları içeren atık sulardan ve madencilik ve metalurji işletmelerinin işlenmesinden kaynaklanan sıvı atıklardan saf kadmiyum sülfür elde etmek için kullanılabilir. Önerilen yöntemi uygularken kadmiyumun sülfür formunda seçici çökeltilmesi mümkündür. Bu özellik, metalurji işletmelerinden gelen sıvı atıkların ve atık suyun kadmiyum sülfür üretimi için ikincil hammadde kaynağı olarak kullanılmasına olanak tanır. Kadmiyum sülfür yarı iletken lazerlerde kullanılır ve fotosellerin, güneş pillerinin, fotodiyotların, LED'lerin, fosforların, sanat boyaları için pigmentlerin, cam ve seramiklerin üretiminde kullanılan bir malzemedir. Kadmiyum sülfit pigmentleri, mühendislik plastikleri gibi birçok polimerde iyi sıcaklık stabilitesi nedeniyle değerlidir. CdS kristallerindeki kükürt atomlarının bir kısmının selenyum ile değiştirilmesiyle yeşil-sarıdan kırmızı-mora kadar çok çeşitli boya renkleri elde edilebilir. Kadmiyum sülfür geniş aralıklı bir yarı iletkendir. CdS'nin bu özelliği optoelektronikte, hem fotodetektörlerde hem de güneş pillerinde kullanılır. Sintilatörler, temel parçacıkları ve gama radyasyonunu tespit etmek için kadmiyum sülfit tek kristallerinden yapılır.

Doğada kadmiyum sülfür, yeşilokit ve havliit mineralleri şeklinde bulunur. sarı plak sfalerit (ZnS) ve smithsonit üzerinde. Bu mineraller doğada yaygın olarak dağılmadığından, endüstriyel kullanım ve bilimsel ve teknik çalışmalar için sentez yoluyla kadmiyum sülfür elde edilir.

Kadmiyum sülfürler elde edilir kimyasal yöntemler- Kükürtün kadmiyum ile ısıtılması veya ısıtıldığında hidrojen sülfürün kadmiyum, kadmiyum oksit veya klorür üzerinden geçirilmesi. Toz haline getirilmiş kadmiyum ve kurşun sülfitlerin üretilmesine yönelik bilinen bir yöntem vardır (RF patenti, No. 2203855, C01G 11/02, C01G 21/21, 2003). Buluş, erimiş tuzlarda toz malzemelerin üretilmesine yönelik yöntemler ile ilgilidir. Sentez erimiş bir ortamda gerçekleştirilir. Erimiş ortam, kristalli tiyoüre tarafından oluşturulur ve metal içeren bir bileşen olarak susuz kadmiyum veya kurşun asetatlar içerir. Sentez, bu tuzlardan birinin tozlarının ve tiyoürenin tiyoürenin 2-4 kat molar fazlalığında karıştırılması ve ayrıca 20-30 dakika boyunca 160-180°C'de tutulmasıyla gerçekleştirilir. Önerilen yöntemle elde edilen ürünlerin pratik verimi %95'in üzerindedir. Ek olarak, ürünün daha sonraki kullanımına bağlı olarak organik bir solvent (toluen, karbon tetraklorür, vb.) ile yıkanarak giderilebilen bir elementel kükürt karışımı (ağırlıkça %3-4) içerirler. Dezavantajları Bu methodüretimin enerji tüketimi, özel, pahalı ekipman kullanma ihtiyacıdır. Ayrıca kimyasal üretimi durumu olumsuz etkiler. çevre.

Klebsiella pneumonia ve Clostridium thermoaceticum bakterileri tarafından hücre yüzeyinde kadmiyum sülfit kristalitlerinin oluşumu bilinmektedir (Aiking H. ve diğerleri. Sürekli kültürde büyüyen Klebsiella aerogenes NCTC 418'de cıva, kadmiyum ve kurşunun detoksifikasyonu // Appi Environ Microbiol. 1985 Nov;50(5 - P.1262-1267; P.R. Smith ve diğerleri. BAKTERİYEL YARI İLETKEN-SÜLFİT PARÇACIKLARININ FOTOFİZİKSEL VE ​​FOTOKİMYASAL KARAKTERİZASYONU // Journal of the Chemical Society. - 1998, 94 (9). ).

K. pneumonia bakterisinin yüzeyinde sentezlenen CdS kristalitleri UV ışığını etkili bir şekilde emerek bakteriyi zararlı etkilerinden korur. Derin deniz floresan bakterisi Pseudomonas aeruginosa, hücre duvarında CdS kristalitleri oluşturarak kadmiyumu ortamdan uzaklaştırır (Wang C.L. ve diğerleri. Aerobik kültürde yeni bir Pseudomonas aeruginosa türü ile kadmiyumun uzaklaştırılması // Appl. Environ. Microbiol. - 1997, 63. - s.4075-4078). Kadmiyum sülfür kristalitlerinin boyutları, hücrelerin dışındaki onlarca mikrondan, hücrelerin içindeki veya yüzeylerindeki onlarca angstroma kadar değişir. Kadmiyum sülfür kristalitleri, organizmaların olumsuz çevre koşullarını tolere edebilmesi için yalnızca belirli koşullar altında oluşur.

Talep edilen buluşa özü itibarıyla en yakın ve elde edilen sonuç, düşük konsantrasyonlu kadmiyum iyonlarının sülfat indirgeyici bakterilere sahip bir biyoreaktör kullanılarak çıkarılmasına yönelik bir yöntemdir (Hiroshi H. ve diğerleri. Sabit Yataklı Sülfat İndirgeyici Biyoreaktör Kullanarak Düşük Konsantre Kadmiyum İyonlarının Giderilmesi) FS Carrier // Japonya Madencilik ve Malzeme İşleme Enstitüsü Dergisi - 2003. - V.119, No. 9. - s.559-563). Ağır metal iyonlarının sudan geri kazanımı, biyotaşıyıcı olarak kullanılan lifli cüruf üzerinde immobilize edilmiş sülfat indirgeyici bakteriler kullanılarak bir biyoreaktörde gerçekleştirildi. Bu işlemde, sıvıdaki sülfat iyonları biyolojik olarak hidrojen sülfüre (H2S) dönüştürülür; hidrojen sülfür, metal iyonlarıyla reaksiyona girerek ultra ince metal sülfür parçacıkları oluşturur. Daha sonra ortaya çıkan parçacıklar, reaktörün üst kısmındaki taşıyıcının yüzeyinde toplanarak ağır metal iyonlarının ve bunların sülfürlerinin birikmesine neden olur. 6 mg/l kadmiyumla kirlenmiş su sürekli olarak arıtıldığında, yaklaşık 30 günlük bir süre içinde neredeyse tamamen giderim sağlandı.

Bilinen bu yöntemin dezavantajı, kullanımının yalnızca ortamdaki düşük kadmiyum iyonu konsantrasyonlarında mümkün olması ve kristalize kadmiyum sülfürün oluşmamasıdır.

Mevcut buluşun amacı, sülfat indirgeyici bakterilere dirençli, diğer metal sülfürlerin safsızlıklarını içermeyen, yüksek kadmiyum iyonu içeriğine (150 mg/l'ye kadar) sahip çözeltilerden kristal kadmiyum sülfit üretmek için bir yöntem geliştirmektir. kadmiyum iyonlarının yüksek konsantrasyonlarına.

Sorun, kadmiyum iyonlarına karşı oldukça dirençli olan SRB'nin, metal içeren atık suyu simüle eden sentetik bir ortama yerleştirilmesi, vitaminler, tuzlar, kofaktörler, laktat, sodyum sülfit çözeltileri dahil olmak üzere besin maddelerinin eklenmesi ve bir termostatta daha fazla ekim yapılmasıyla çözülür. ancak prototipten farklı olarak kadmiyum iyonlarına dayanıklı SRB kullanılmış, ortama alüminyum folyo eklenmiş ve yetiştirme 28°C sıcaklıkta 18 gün gerçekleştirilmiştir.

Yetiştirme, bakteriyel büyümeyi uyaran besinlerin eklenmesiyle sentetik bir ortamda (Tablo 1 - sentetik ortamın bileşimi) gerçekleştirilir. Besin maddeleri ve iki değerlikli kadmiyum, bakteri kültürünün ekilmesinden önce sentetik ortama eklenir. Besinlerin bileşimi ve eklenme sırası Tablo 2'de gösterilmektedir. Vitaminler dışındaki tüm besinler, 1 atm'de 30 dakika otoklavlanır. Vitaminler bakteri filtresi (0,20 mikron) kullanılarak filtrasyon yoluyla sterilize edilir.

Ekim, folyo yerleştirilmiş steril kaplarda, aşı hacmi (SRB kültürü), kabın hacminin% 10'u miktarında gerçekleştirilir. Aşı içeren kaplar, sentetik ortamla (ilave edilen tüm besinlerle birlikte) üste kadar doldurulur. Ortamın pH'ı NaHC03 çözeltisi ile 7,0-7,8'e ayarlanır. Şişeler alüminyum kapaklarla kapatılır, mühürlenir ve 28°C sıcaklıktaki bir termostata yerleştirilir. Kadmiyum sülfit kristallerinin oluşumu folyo üzerinde ve kısmen şişenin tabanında meydana gelir. Yetiştirme işleminden sonra çökelti, santrifüj yoluyla folyodan ve şişenin tabanından toplanır ve havada kurutulur. Buluşun laboratuvar koşullarında uygulanmasına ilişkin örnekler aşağıda verilmiştir.

Saf bir SRB Desulfovibrio sp kültürü. A2, 150 mgCd/L konsantrasyonda iki değerlikli kadmiyum ve alüminyum folyo içeren sentetik bir ortamda kültürlendi. Folyo üzerinde ve kısmen 120 ml'lik bir şişenin tabanında kadmiyum sülfit kristalleri elde edildi. Alüminyum folyolu şişeler, bir sterilizatörde 160°C'de 2,2 saat boyunca kuru ısıyla sterilize edildi.

Ekim, daha önce 30 dakika boyunca ultraviyole ışıkla dezenfekte edilen steril bir laminer akış başlığında gerçekleştirildi. Ekimden önce sentetik ortam (Tablo 1) kaynatıldı ve ardından akan su altında hızla soğutuldu. soğuk suçözünmüş oksijeni uzaklaştırmak için. Besin maddeleri (tablo 2) (1 litre başına) oda sıcaklığına soğutulmuş ortama aşağıdaki sırayla eklenmiştir: vitaminler (2 mi), tuz çözeltisi (10 mi), kofaktör çözeltisi (1 mi), organik substrat - laktat (1) .6 ml), NaHC03 solüsyonu (pH 7.0-7.8'e ayarlanmış), sodyum sülfit solüsyonu (2 ml). 1 litre sentetik ortam başına 16,72 ml miktarında kadmiyumun bir stok çözeltisi (100 ml su başına CdCl 2 x 2,5H202 g) ilave edildi (böylece ortamdaki kadmiyum konsantrasyonu 150 mg/1 olarak belirlendi) elde edildi).

Üzerine katkı maddeleri eklenmiş yaklaşık 50 ml sentetik ortam ve 10 ml aşı (bakteri kültürü) folyolu şişelere ilave edildi, ardından ortam üste eklendi. Kauçuk tıpalar, steril bir iğne kullanılarak şişelerin kenarlarına kadar taşlandı, bu da havadaki oksijenin nüfuz etme olasılığını azalttı. Ekim sonunda şişeler alüminyum kapaklarla kapatılmış ve şişenin ağzı kapatılmıştır. dikiş makinesi ve termostatı 28°C sıcaklığa yerleştirin. Kadmiyum sülfürün kristalleşmesi 10 günlük ekimden sonra başlar; 18 günlük ekimle kadmiyum sülfür tamamen kristalleşir. Oluşan çökelti, santrifüj yoluyla folyodan ve şişenin tabanından toplandı ve havada kurutuldu. Oluşan çökeltinin kütlesi 0,38 g'dır.

Oluşan çökeltiler taramalı elektron mikroskobu (EDAX ECON IV analizörlü Philips SEM515) kullanılarak incelenmiştir. Kristalin faz, bir Shimadzu XRD 6000 difraktometre kullanılarak X-ışını faz analiziyle belirlendi.

Taramalı elektron mikroskobu altında belirlenen kristallerin boyutu 50-300 μm idi, Şekil 1 - Desulfovibrio sp.'nin yetiştirilmesi sırasında elde edilen çökeltilerin mikrografları (SEM). 18 gün boyunca Cd iyonlarının (150 mg/l) varlığında A2 ve karşılık gelen emk. Desulfovibrio sp. suşunun yetiştirilmesiyle elde edilen çökeltiler. A2, kadmiyum, kükürt, demir, oksijen, karbon ve sodyum içeriyordu; karbon ve oksijen, numunenin üzerinde bulunduğu karbon substratından geliyordu. Elementlerin oranı Tablo 3'te sunulmaktadır - Desulfovibrio sp.'nin yetiştirilmesi sırasında elde edilen çökeltilerin elementel bileşimi. A2, 18 gün boyunca Cd iyonları (150 mg/l) varlığında (C ve O elementleri numunenin üzerinde bulunduğu substrattan gelir).

X-ışını faz analizi kullanılarak çökeltiler incelenirken, kristalize kadmiyum sülfürün oluşumu 18 gün içinde gösterildi (Şekil 2 - başlangıç ​​Cd konsantrasyonunun (150 mg/l) varlığında Desulfovibrio sp. A2'nin yetiştirilmesiyle elde edilen çökeltilerin kırınım modeli) ) 18 gün boyunca Kırınım desenindeki gösterimler: CdS - kadmiyum sülfit).

İnokulum eklenmeden inkübasyon sırasında elde edilen kontrol çökeltilerinde kristal faz gözlenmedi ve ana elementler kadmiyum ve oksijendi. Önerdiğimiz yöntem, madencilik ve işleme metalurji işletmelerinin atık su ve sıvı atıklarının kadmiyum sülfit üretimi için sentetik bir ortam olarak kullanılma olasılığını içermektedir.

tablo 1
ReaktifKonsantrasyon, mg/l
Na2SO4 4000
MgCl 2 6H 2 O400
NaCl (%25) 0,0125*
FeS04 *7H 2 O2,1
N 3 VO 30,03
MnCl 2 *4H 2 O 0,1
CoCl 2 *6H 2 O0,19
NiCl 2 *6H 2 O0,024
CuCl 2 *2H 2 O 0,002
ZnSO 4 *7H 2 O0,144
Na 2 MoO 4 *2H 2 O0,036
CuSO 4 *7H 2 O750
H2O1 litre
* - ml/l
Tablo 2
Çözelti (1 litre sentetik ortam başına uygulanan miktar)
ReaktifKonsantrasyon
4-aminobenzoik asit4 mg/l
Biyotin (H vitamini)1 mg/l
Nikotinik asit (B 5 vitamini)10 mg/l
1. Vitaminler (2 ml/l)Kalsiyum pantotenat (B3 vitamini)5 mg/l
Piridoksin dihidroklorür (B6 vitamini)15 mg/l
Siyanokobalamin (B 12 vitamini)5 mg/l
Tiamin (B1 vitamini) 10 mg/l
Riboflavin (B2 vitamini)0,5 mg/l
Folik asit0,2 mg/l
KH 2 PO 4 20 g/l
NH4Cl25 gr/l
2. Tuz çözeltisi (10 ml/l)NaCl100 g/l
KCI50 g/l
CaCl211,3 g/l
H2O1 litre
3. Kofaktör çözümü

(1ml/l)

NaOH4 g/l
Na 2 SeO 3 × 5H 2 O6 mg/l
Na 2 WO 4 × 2H 2 O8 mg/l
4. Laktat çözeltisi (1,6 ml/l)
Laktat 40%
5. Na 2 S çözeltisi (2 ml/l)
Na 2 S×9H 2 O4,8 gr
Tablo 3
ÖğeAğırlık oranı (%Ağırlık)Atomik fraksiyon (% At)
İLE 7,56 15,1
Ö2,75 4,1
Hayır0,41 0,4
S 23,3 44,5
CD64,7 35,4
Fe 1,28 0,5

İDDİA

Sülfat indirgeyici bakterileri, vitaminler, tuzlar, kofaktörlerin çözeltileri de dahil olmak üzere besinlerin eklenmesiyle metaller içeren sentetik bir ortama yerleştirerek kristalize kadmiyum sülfit üretmeye yönelik bir yöntem; özelliği, yetiştirme sırasında sülfat indirgeyici bakteriler Desulfovibrio sp. A2, kadmiyum iyonları kaynağı içeren sentetik bir ortam kullanın - bir kadmiyum klorür çözeltisi ve sentetik ortamdaki kadmiyum iyonlarının konsantrasyonu 150 mg/l'dir, alüminyum folyo yetiştirme kabına yerleştirilirken yetiştirme, 150 mg/l'de gerçekleştirilir. 18 gün boyunca 28°C sıcaklıkta ve Folyodan ve şişenin tabanından toplanan kadmiyum sülfit kristallerini içeren çökelti kurutulur.

(Kadmiyum)Cd , kimyasal element 12 ( IIb ) Periyodik Tablonun grupları. Atom numarası 48, göreceli atom kütlesi 112.41. Doğal kadmiyum sekiz kararlı izotoptan oluşur: 106 Cd (%1,22), 108 Cd (%0,88), 110 Cd (%12,39), 111 Cd (%12,75), 112 Cd (%24,07), 113 Cd (%12,26), 114 Cd (%28,85) ve 116 Cd (%7,58). Oksidasyon durumu +2, nadiren +1.

Kadmiyum 1817'de Alman kimyager Friedrich Strohmeyer tarafından keşfedildi (

 Stromeyer Friedrich ) (17761835).

Schenebec fabrikalarından birinin ürettiği çinko oksidi kontrol ederken, arsenik karışımı içerdiğine dair bir şüphe ortaya çıktı. İlaç asit içinde çözüldüğünde ve hidrojen sülfit çözeltiden geçirildiğinde arsenik sülfitlere benzer sarı bir çökelti oluştu, ancak daha ayrıntılı bir kontrol bu elementin mevcut olmadığını gösterdi. Nihai sonuç için, aynı fabrikadan şüpheli çinko oksit ve diğer çinko preparatlarının (çinko karbonat dahil) bir örneği, 1802'den itibaren Göttingen Üniversitesi'nde kimya kürsüsü ve kimya genel müfettişi pozisyonunda bulunan Friedrich Strohmeyer'e gönderildi. Hannover eczaneleri.

Strohmeyer çinko karbonatı kalsine ederek bir oksit elde etti, ancak olması gerektiği gibi beyaz değil, sarımsı. Rengin demir karışımından kaynaklandığını varsaydı ancak demir olmadığı ortaya çıktı. Strohmeyer çinko preparatlarını tamamen analiz etti ve sarı rengin yeni bir element nedeniyle ortaya çıktığını buldu. Adını içinde bulunduğu çinko cevherinden almıştır: Yunanca kelime

 Kadmeia , “kadmiyum toprağı” eski isim Smithsonit ZnCO 3. Efsaneye göre bu kelime, çinko taşını ilk bulan ve bakıra (cevherden eritildiğinde) altın rengi verme yeteneğini fark eden ilk kişi olduğu iddia edilen Fenikeli Cadmus'un adından gelmektedir. Antik Yunan mitolojisinin kahramanına aynı isim verildi: Bir efsaneye göre Cadmus, Ejderhayı zorlu bir düelloda yendi ve topraklarında, çevresinde yedi kapılı Thebes şehrinin büyüdüğü Cadmea kalesini inşa etti.Kadmiyumun doğada yaygınlığı ve endüstriyel ekstraksiyonu. Yer kabuğundaki kadmiyum içeriği %1,6·10 5'tir. Bol miktarda antimona yakındır (%2.105) ve cıvadan (%8.106) iki kat daha yaygındır. Kadmiyum, doğal sülfür oluşumuna yatkın çinko ve diğer kimyasal elementlerle birlikte sıcak yeraltı sularında göç etmesiyle karakterize edilir. Hidrotermal çökeltilerde yoğunlaşır. Volkanik kayaçlar kg başına 0,2 mg'a kadar kadmiyum içerir; tortul kayaçlar arasında kadmiyum açısından en zengin olanlar (0,3 mg/kg'a kadar) ve daha az ölçüde kireçtaşları ve kumtaşlarıdır (yaklaşık 0,03 mg/kg). Topraktaki ortalama kadmiyum içeriği 0,06 mg/kg'dır.

Kadmiyumun kendi mineralleri yeşilokit vardır

 CdS, otavit CdCO 3, monteponit CdO . Ancak kendi mevduatlarını oluşturmazlar. Endüstriyel açıdan önemli tek kadmiyum kaynağı, %0,015 konsantrasyonda bulunan çinko cevherleridir. Kadmiyum ayrıca galen (%0,02'ye kadar), kalkopirit (%0,12'ye kadar), pirit (%0,02'ye kadar), stannit (%0,2'ye kadar) içinde de birikir. Dünyadaki toplam kadmiyum kaynaklarının 20 milyon ton, endüstriyel kaynakların ise 600 bin ton olduğu tahmin edilmektedir.Basit bir maddenin özellikleri ve metalik kadmiyumun endüstriyel üretimi. Kadmiyum, taze bir yüzey üzerinde mavimsi bir parlaklığa sahip, yumuşak, dövülebilir, dövülebilir bir metal olan, levha haline getirilmesi kolay ve cilalanması kolay gümüşi bir katıdır. Kalay gibi kadmiyum çubukları da büküldüğünde çatlama sesi çıkarır. 321,1° C'de erir, 766,5° C'de kaynar, yoğunluğu 8,65 g/cm3 olup ağır metal olarak sınıflandırılmasını sağlar.

Kadmiyum kuru havada stabildir. İçinde nemli hava hızla kaybolur ve ısıtıldığında oksijen, kükürt, fosfor ve halojenlerle kolayca etkileşime girer. Kadmiyum hidrojen, nitrojen, karbon, silikon ve bor ile reaksiyona girmez.

Kadmiyum buharı, hidrojen açığa çıkarmak için su buharı ile etkileşime girer. Asitler kadmiyumu çözerek bu metalin tuzlarını oluşturur. Kadmiyum, konsantre çözeltilerdeki amonyum nitratı amonyum nitrite indirger. Sulu çözeltide bakır gibi bazı metallerin katyonları tarafından oksitlenir (

 II) ve demir(III) ). Çinkonun aksine kadmiyum alkali çözeltilerle etkileşime girmez.

Kadmiyumun ana kaynakları çinko üretiminin ara ürünleridir. Çinko sülfat çözeltilerinin çinko tozunun etkisiyle saflaştırılmasından sonra elde edilen metal çökeltileri %212 kadmiyum içerir. Çinkonun damıtma üretimi sırasında oluşan fraksiyonlar %0,7-1,1 oranında kadmiyum içerirken, çinkonun rektifikasyon saflaştırması sırasında elde edilen fraksiyonlar %40'a kadar kadmiyum içerir. Kadmiyum ayrıca kurşun ve bakır izabe tesislerinden çıkan tozdan da çıkarılır (sırasıyla %5 ve %0,5'e kadar kadmiyum içerebilir). Toz genellikle konsantre sülfürik asit ile işlenir ve daha sonra kadmiyum sülfat su ile süzülür.

Kadmiyum süngeri, çinko tozunun etkisiyle kadmiyum sülfat çözeltilerinden çökeltilir, daha sonra sülfürik asit içinde çözülür ve çözelti, çinko oksit veya sodyum karbonatın etkisiyle ve ayrıca iyon değiştirme yöntemleriyle yabancı maddelerden arındırılır. Metal kadmiyum, alüminyum katotlar üzerinde elektroliz yoluyla veya çinko ile indirgenerek izole edilir.

Çinko ve kurşunu çıkarmak için kadmiyum metali bir alkali tabakası altında eritilir. Eriyik, nikeli çıkarmak için alüminyumla ve talyumu çıkarmak için amonyum klorürle işlenir. Ek saflaştırma yöntemleri kullanılarak, ağırlıkça %10 ila 5 oranında safsızlık içeriğine sahip kadmiyum elde etmek mümkündür.

Yılda yaklaşık 20 bin ton kadmiyum üretiliyor. Üretim hacmi büyük ölçüde çinko üretiminin ölçeğiyle ilgilidir.

Kadmiyumun en önemli uygulama alanı kimyasal güç kaynaklarının üretimidir. Kadmiyum elektrotlar pillerde ve akümülatörlerde kullanılır. Nikel-kadmiyum pillerin negatif plakaları demir örgü Aktif madde olarak kadmiyum süngeri ile. Pozitif plakalar nikel hidroksit ile kaplanmıştır. Elektrolit bir potasyum hidroksit çözeltisidir. Güdümlü füzeler için kompakt piller de kadmiyum ve nikel bazında yapılır, ancak bu durumda temel olarak demir değil nikel ağlar yerleştirilir.

Nikel-kadmiyum alkalin pilde meydana gelen işlemler genel denklemle açıklanabilir:

 Cd + 2NiO(OH) + 2H20 Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2 Nikel-kadmiyum alkalin piller, kurşun asit pillerden daha güvenilirdir. Bu mevcut kaynaklar yüksek elektriksel özellikler, istikrarlı çalışma, uzun servis ömrü. Sadece bir saat içinde şarj edilebilirler. Fakat nikel-kadmiyum piller tamamen boşalmadan yeniden şarj edilemezler (bu bakımdan metal hidrit pillerden daha düşüktürler).

Kadmiyum, özellikle deniz suyuyla temas ettiğinde metallere korozyon önleyici kaplamalar uygulamak için yaygın olarak kullanılır. Gemilerin, uçakların ve tropik iklimlerde çalışmak üzere tasarlanmış çeşitli ürünlerin en önemli parçaları kadmiyum kaplamadır. Daha önce demir ve diğer metaller, ürünlerin erimiş kadmiyuma daldırılmasıyla kadmiyumla kaplanıyordu; şimdi ise kadmiyum kaplama elektrolitik olarak uygulanıyor.

Kadmiyum kaplamaların çinko kaplamalara göre bazı avantajları vardır: korozyona karşı daha dayanıklıdırlar ve eşit ve pürüzsüz hale getirilmesi daha kolaydır. Bu tür kaplamaların yüksek plastisitesi sızdırmazlık sağlar dişli bağlantılar. Ayrıca kadmiyum çinkonun aksine alkali ortamda stabildir.

Ancak kadmiyum kaplamanın da kendine has sorunları vardır. Kadmiyum çelik bir parçaya elektrolitik olarak uygulandığında, elektrolitte bulunan hidrojen metalin içine nüfuz edebilir. Yüksek mukavemetli çeliklerde hidrojen kırılganlığına neden olur ve bu da metalin yük altında beklenmeyen bir şekilde bozulmasına yol açar. Bu olguyu önlemek için kadmiyum kaplamalara bir titanyum katkı maddesi eklenir.

Ayrıca kadmiyum toksiktir. Bu nedenle kadmiyum kalay oldukça yaygın olarak kullanılsa da mutfak eşyaları ve yemek kaplarının imalatında kullanılması yasaktır.

Dünyadaki kadmiyum üretiminin yaklaşık onda biri alaşım üretimine harcanmaktadır. Kadmiyum alaşımları esas olarak sürtünme önleyici malzeme ve lehim olarak kullanılır. %99 kadmiyum ve %1 nikel içeren alaşım, otomobil, uçak ve deniz motorlarında yüksek sıcaklıklarda çalışan rulmanların üretiminde kullanılıyor. Kadmiyum, yağlayıcılarda bulunan organik asitler de dahil olmak üzere asitlere karşı yeterince dayanıklı olmadığından, kadmiyum bazlı rulman alaşımları bazen indiyumla kaplanır.

Bakırın küçük kadmiyum ilaveleriyle alaşımlanması, elektrikli taşıma hatlarındaki tellerin aşınmaya daha dayanıklı hale getirilmesini mümkün kılar. Kadmiyum ilaveli bakır, elektriksel iletkenlik açısından neredeyse hiç farklı değildir. saf bakır, ancak güç ve sertlik açısından onu gözle görülür şekilde aşar.

Kadmiyum, %50 bizmut, %25 kurşun, %12,5 kalay, %12,5 kadmiyum içeren düşük erime noktalı bir alaşım olan Wood'un metalinin içinde yer alır. Wood'un alaşımının kaynar suda eritilebilmesi merak konusudur. Wood alaşımının bileşenleri VOSK kısaltmasını oluşturur. 1860 yılında pek ünlü olmayan İngiliz mühendis B. Wood tarafından icat edilmiştir.

 B. Odun ). Bu buluş sıklıkla yanlışlıkla onun adaşı olan ünlü Amerikalı fizikçiye atfedilir. Robert Williams Wood, yalnızca sekiz yıl sonra doğdu. Düşük erime noktalı kadmiyum alaşımları, ince ve karmaşık dökümlerin üretiminde, otomatik yangın koruma sistemlerinde ve camın metale lehimlenmesinde malzeme olarak kullanılır. Kadmiyum içeren lehimler sıcaklık dalgalanmalarına karşı oldukça dayanıklıdır.

Kadmiyum talebinde keskin bir artış 1940'larda başladı ve kadmiyumun nükleer endüstride kullanılmasıyla ilişkilendirildi; nötronları emdiği ve nükleer reaktörlerin kontrol ve acil durum çubuklarının bundan yapılmaya başlandığı keşfedildi. Kadmiyumun kesin olarak tanımlanmış enerjilerdeki nötronları absorbe etme yeteneği, nötron ışınlarının enerji spektrumlarının incelenmesinde kullanılır.

Kadmiyum bileşikleri. Kadmiyum ikili bileşikler, tuzlar ve organometalik bileşikler de dahil olmak üzere çok sayıda kompleks oluşturur. Çözeltilerde birçok tuzun, özellikle halojenürlerin molekülleri ilişkilidir. Çözeltiler hidroliz nedeniyle hafif asidik bir ortama sahiptir. Alkali çözeltilere maruz bırakıldığında pH 78'den itibaren bazik tuzlar çökelir.

Kadmiyum oksit

 CDO etkileşim yoluyla alınan basit maddeler veya kadmiyum hidroksit veya karbonatın kalsinasyonu yoluyla. "Termal geçmişine" bağlı olarak yeşilimsi sarı, kahverengi, kırmızı veya neredeyse siyah olabilir. Bu kısmen parçacık boyutundan kaynaklanmaktadır, ancak büyük ölçüde kafes kusurlarının bir sonucudur. 900°C'nin üzerinde kadmiyum oksit uçucudur ve 1570°C'de tamamen süblimleşir. Yarı iletken özelliklere sahiptir.

Kadmiyum oksit asitlerde kolayca çözünür ve alkalilerde zayıf bir şekilde çözünür, hidrojen (900 ° C'de), karbon monoksit (350 ° C'nin üzerinde), karbon (500 ° C'nin üzerinde) ile kolayca indirgenir.

Elektrot malzemesi olarak kadmiyum oksit kullanılır. Özel cam üretimine yönelik yağlama yağları ve partilerine dahildir. Kadmiyum oksit bir dizi hidrojenasyon ve dehidrojenasyon reaksiyonunu katalize eder.

Kadmiyum hidroksit

 Cd(OH ) 2, kadmiyum tuzlarının sulu çözeltilerinden beyaz bir çökelti halinde çöker( II ) alkali eklerken. Çok konsantre alkali çözeltilere maruz kaldığında hidroksokadmatlara dönüşür. Na2[Cd(OH) ) 4 ]. Kadmiyum hidroksit amonyakla reaksiyona girerek çözünebilir kompleksler oluşturur:Cd(OH)2 + 6NH3H20 = (OH)2 + 6H20Ayrıca kadmiyum hidroksit, alkali elementlerin siyanürlerinin etkisi altında çözelti haline gelir. 170°C'nin üzerinde kadmiyum okside ayrışır. Kadmiyum hidroksitin sulu bir çözelti içinde hidrojen peroksit ile etkileşimi, çeşitli bileşimlerde peroksitlerin oluşumuna yol açar.

Kadmiyum hidroksit, diğer kadmiyum bileşiklerini elde etmek için ve ayrıca analitik bir reaktif olarak kullanılır. Akım kaynaklarındaki kadmiyum elektrotların bir parçasıdır. Ayrıca kadmiyum hidroksit de kullanılmaktadır. dekoratif cam ve emayeler.

Kadmiyum florür

 CDF 2 suda az çözünür (20°C'de ağırlıkça %4,06), etanolde çözünmez. Florun bir metal üzerindeki etkisi veya hidrojen florürün kadmiyum karbonat üzerindeki etkisi ile elde edilebilir.

Kadmiyum florür optik malzeme olarak kullanılır. Bazı camların ve fosforların yanı sıra kimyasal akım kaynaklarındaki katı elektrolitlerin bir bileşenidir.

Kadmiyum klorür

 CdCl 2 suda oldukça çözünür (20°C'de ağırlıkça %53,2). Kovalent yapısı, nispeten düşük erime noktasını (568,5° C) ve ayrıca etanol içindeki çözünürlüğünü (25° C'de %1,5) belirler.

Kadmiyum klorür, kadmiyumun konsantre hidroklorik asitle reaksiyona sokulması veya metalin 500° C'de klorlanmasıyla elde edilir.

Kadmiyum klorür, kadmiyum galvanik hücrelerdeki elektrolitlerin ve gaz kromatografisindeki sorbentlerin bir bileşenidir. Fotoğrafçılıktaki bazı çözümlerin, organik sentezdeki katalizörlerin ve yarı iletken kristalleri büyütmek için kullanılan akışların bir parçasıdır. Kumaşların boyanmasında ve baskısında mordan olarak kullanılır. Organokadmiyum bileşikleri kadmiyum klorürden elde edilir.

Kadmiyum bromür

 CdBr 2, sedefli parlaklığa sahip pullu kristaller oluşturur. Çok higroskopiktir, suda (25°C'de ağırlıkça %52,9), metanolde (20°C'de ağırlıkça %13,9), etanolde (20°C'de ağırlıkça %23,3) oldukça çözünür.

Kadmiyum bromür, metalin brominlenmesiyle veya hidrojen bromürün kadmiyum karbonat üzerindeki etkisiyle elde edilir.

Kadmiyum bromür, organik sentezde katalizör görevi görür, fotoğrafik emülsiyonların stabilizatörü ve fotoğrafçılıkta titreşimli kompozisyonların bir bileşenidir.

Kadmiyum iyodür

 CDI 2 parlak yaprak şeklinde kristaller oluşturur, katmanlı (iki boyutlu) kristal yapıya sahiptirler. Altıgen ve kübik yakın paketli katmanların dizilişinde farklılık gösteren 200'e kadar kadmiyum iyodür politipi bilinmektedir.

Diğer halojenlerin aksine kadmiyum iyodür higroskopik değildir. Suda yüksek oranda çözünür (25°C'de ağırlıkça %46,4). Kadmiyum iyodür, metalin ısıtılarak veya su varlığında iyotlanmasının yanı sıra hidrojen iyodürün kadmiyum karbonat veya oksit üzerindeki etkisiyle elde edilir.

Kadmiyum iyodür, organik sentezde katalizör görevi görür. Piroteknik bileşimlerin ve yağlayıcıların bir bileşenidir.

Kadmiyum sülfür CdS muhtemelen endüstrinin ilgi duymaya başladığı bu elementin ilk bileşiğiydi. Limon sarısından turuncu-kırmızıya kadar kristaller oluşturur. Kadmiyum sülfür yarı iletken özelliklere sahiptir.

Bu bileşik suda pratik olarak çözünmez. Aynı zamanda alkali çözeltilere ve çoğu asitlere karşı da dayanıklıdır.

Kadmiyum sülfür, kadmiyum ve kükürt buharlarının etkileşimi, hidrojen sülfit veya sodyum sülfürün etkisi altındaki çözeltilerden çökeltme ve kadmiyum ve organosülfür bileşikleri arasındaki reaksiyonlarla elde edilir.

Kadmiyum sülfür, daha önce kadmiyum sarısı olarak adlandırılan önemli bir mineral boyadır.

Boyama işinde kadmiyum sarısı daha sonra daha yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Özellikle binek otomobiller bununla boyanıyordu çünkü diğer avantajlarının yanı sıra, bu boya lokomotif dumanına karşı da iyi bir direnç gösteriyordu. Kadmiyum sülfit ayrıca tekstil ve sabun üretiminde renklendirici madde olarak da kullanıldı. Renkli şeffaf camlar elde etmek için karşılık gelen kolloidal dispersiyonlar kullanıldı.

Son yıllarda saf kadmiyum sülfürün yerini kadmopon ve çinko-kadmiyum litopon gibi daha ucuz pigmentler almıştır. Kadmopon kadmiyum sülfür ve baryum sülfatın bir karışımıdır. İki çözünür tuzun karıştırılmasıyla elde edilir: kadmiyum sülfat ve baryum sülfit. Sonuç olarak, iki çözünmeyen tuz içeren bir çökelti oluşur:

CdSO 4 + BaS = CdS

Ї + BaSO 4 Ї

Çinko-kadmiyum litopon ayrıca çinko sülfür içerir. Bu boyayı yaparken üç tuz aynı anda çöker. Lithopone kreması veya fildişi rengi.

Kadmiyum selenit, çinko sülfür, cıva sülfür ve diğer bileşiklerin eklenmesiyle kadmiyum sülfür, soluk sarıdan koyu kırmızıya kadar parlak renklere sahip termal olarak stabil pigmentler üretir.

Kadmiyum sülfür aleve mavi renk verir. Bu özellik piroteknikte kullanılır.

Ayrıca yarı iletken lazerlerde aktif ortam olarak kadmiyum sülfür kullanılmaktadır. Fotosellerin, güneş pillerinin, fotodiyotların, LED'lerin ve fosforların üretiminde malzeme olarak kullanılabilir.

Kadmiyum selenit CdSe koyu kırmızı kristaller oluşturur. Suda çözünmez ve hidroklorik, nitrik ve sülfürik asitlerle ayrışır. Kadmiyum selenit, basit maddelerin veya gaz halindeki kadmiyum ve selenyumun kaynaştırılmasının yanı sıra, hidrojen selenitin etkisi altında bir kadmiyum sülfat çözeltisinden çökeltilmesi, kadmiyum sülfürün selenöz asit ile reaksiyonu ve kadmiyum ve organoselenyum bileşikleri arasındaki etkileşim yoluyla elde edilir. .

Kadmiyum selenit bir fosfordur. Yarı iletken lazerlerde aktif ortam görevi görür ve foto dirençlerin, fotodiyotların ve güneş pillerinin üretiminde kullanılan bir malzemedir.

Kadmiyum selenit emayeler, sırlar ve sanatsal boyalar için bir pigmenttir. Yakut cam kadmiyum selenit ile renklendirilmiştir. Moskova Kremlin'in yıldızlarını yakut kırmızısı yapan, yakutun kendisinde olduğu gibi krom oksit değil, buydu.

Kadmiyum tellür CdTe'nin rengi koyu griden koyu kahverengiye kadar değişebilir. Suda çözünmez ancak konsantre asitlerle ayrışır. Sıvı veya gaz halindeki kadmiyum ve tellürün etkileşimi ile üretilir.

Yarı iletken özelliklere sahip olan kadmiyum tellür, X-ışını olarak kullanılır ve

 G -radyasyon ve cıva-kadmiyum tellür, termal görüntülemeye yönelik IR dedektörlerinde geniş uygulama alanı bulmuştur (özellikle askeri amaçlar için).

Stokiyometri ihlal edildiğinde veya yabancı maddeler eklendiğinde (örneğin bakır ve klor atomları), kadmiyum tellürür ışığa duyarlı özellikler kazanır. Elektrofotografide kullanılır.

Organokadmiyum bileşikleri CdR2 ve CdRX (R = CH3, C2H5, C6H5 ve diğer hidrokarbon radikalleri, X halojenler, OR, SR, vb.) genellikle karşılık gelen Grignard reaktiflerinden elde edilir. Çinko muadillerine göre termal olarak daha az stabildirler ancak genellikle daha az reaktiftirler (genellikle havada yanıcı değildirler). En önemli uygulamaları asit klorürlerden keton üretimidir.

Kadmiyumun biyolojik rolü. Kadmiyum hemen hemen tüm hayvanların organizmalarında bulunur (kara hayvanlarında 1 kg kütle başına yaklaşık 0,5 mg, deniz hayvanlarında ise 0,15 ila 3 mg/kg). Aynı zamanda en toksik ağır metallerden biri olarak kabul edilir.

Kadmiyum vücutta esas olarak böbreklerde ve karaciğerde yoğunlaşırken, vücuttaki kadmiyum içeriği yaşlılıkla birlikte artar. Enzimatik işlemlere katılan proteinlerle kompleksler şeklinde birikir. Vücuda dışarıdan giren kadmiyum, bir takım enzimler üzerinde engelleyici etki yaparak onları yok eder. Etkisi, proteinlerdeki sistein kalıntılarının SH grubunun bağlanmasına ve SH enzimlerinin inhibe edilmesine dayanmaktadır. Ayrıca çinkonun yerini alarak çinko içeren enzimlerin etkisini de engelleyebilir. Kalsiyum ve kadmiyumun iyonik yarıçaplarının yakınlığı nedeniyle kemik dokusundaki kalsiyumun yerini alabilir.

İnsanlar, kadmiyum içeren atıklarla kirlenmiş içme suyunun yanı sıra petrol rafinerileri ve metalurji tesislerinin yakınındaki arazilerde yetişen sebze ve tahıllar nedeniyle kadmiyumdan zehirleniyor. Mantarların kadmiyum biriktirme konusunda özel bir yeteneği vardır. Bazı raporlara göre mantarlardaki kadmiyum içeriği, kendi ağırlıklarının kilogramı başına birimlere, onlarca hatta 100 veya daha fazla miligrama ulaşabilir. Kadmiyum bileşikleri arasında zararlı maddeler tütün dumanında bulunur (bir sigara 12 mcg kadmiyum içerir).

Kronik kadmiyum zehirlenmesinin klasik bir örneği, ilk kez 1950'lerde Japonya'da tanımlanan ve "itai-itai" olarak adlandırılan bir hastalıktır. Hastalığa bel bölgesinde şiddetli ağrı ve kas ağrıları eşlik ediyordu. Ortaya çıktı ve karakteristik özellikler geri dönüşü olmayan böbrek hasarı. Yüzlerce İtalyan-itai ölümü kaydedildi. O zamanlar Japonya'daki yüksek çevre kirliliği ve Japonların özel beslenmesi (özellikle pirinç ve deniz ürünleri) nedeniyle hastalık yaygınlaştı (yüksek konsantrasyonlarda kadmiyum biriktirebilirler). Çalışmalar "Itai-Itai" olanların günde 600 mcg'ye kadar kadmiyum tükettiklerini göstermiştir. Daha sonra çevre koruma tedbirlerinin bir sonucu olarak “Itai-Itai” gibi sendromların sıklığı ve şiddeti belirgin şekilde azaldı.

ABD'de atmosferdeki kadmiyum seviyeleri ile kalp-damar hastalıklarından ölümlerin görülme sıklığı arasında bir ilişki bulunmuştur.

Günde 1 kg vücut ağırlığı başına yaklaşık 1 mcg kadmiyumun sağlığa zarar vermeden insan vücuduna girebileceğine inanılmaktadır. İçme suyu 0,01 mg/l'den fazla kadmiyum içermemelidir. Kadmiyum zehirlenmesinin panzehiri selenyumdur ancak bu element açısından zengin gıdaların tüketilmesi vücuttaki kükürt içeriğinin azalmasına neden olur, bu durumda kadmiyum tekrar tehlikeli hale gelir.

Elena Savinkina

EDEBİYAT Popüler kimyasal element kütüphanesi. M., Nauka, 1977
Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Genel ve inorganik kimya. M., Kimya, 1992
Greenwood N.N., Earnshaw A. Elementlerin Kimyası, Oxford: Butterworth, 1997

Kadmiyum(II) oksit

Havada ısıtıldığında kadmiyum tutuşarak kadmiyum oksit CdO (molekül ağırlığı 128.41) oluşturur. Oksit ayrıca kadmiyum nitratın veya karbon dioksit tuzlarının kalsinasyonuyla da elde edilebilir. Bu şekilde oksit, iki modifikasyona sahip kahverengi bir toz formunda elde edilir: amorf ve kristal. Isıtıldığında, amorf bir oksit kristalleşir ve kübik bir sistemde kristalleşir: adsorbe eder karbon dioksit ve güçlü bir temel gibi davranıyor. CdO AMORPH CdO CRYST'in dönüşüm ısısı 540 cal'dir.

Yapay olarak hazırlanan oksidin yoğunluğu 7,28 ile 8,27 g/cm3 arasında değişmektedir. Doğada CdO, galmea üzerinde 6,15 g/cm3 yoğunluğa sahip siyah bir kaplama oluşturur. Erime noktası 1385°.

Kadmiyum oksit hidrojen, karbon ve karbon monoksit ile indirgenir. Hidrojen, tersinir bir reaksiyona göre 250-260°'de CdO'yu azaltmaya başlar:

CdO+H 2 Cd+H 2 O,

Bu da 300°'de hızla sona eriyor.

Kadmiyum oksit, tersinir bir reaksiyona göre asitlerde ve çinko sülfat çözeltisinde iyi çözünür:

CdO + H20 + ZnS04 CdS04 + Zn(OH)2.

Kadmiyum sülfür

Sülfür (CdS, molekül ağırlığı 144.7) önemli kadmiyum bileşiklerinden biridir. Hidroklorik ve nitrik asitlerin konsantre çözeltilerinde, kaynayan seyreltik sülfürik asitte ve ferrik demir çözeltilerinde çözünür; soğukta asitlerde zayıf bir şekilde çözünür ve seyreltik sülfürik asitte çözünmez. Sülfürün çözünürlük ürünü 1.4·10-28'dir. Kristalin sülfür, doğada ağır ve demir dışı metal cevherlerinde bir karışım olarak grenakit formunda oluşur. Sülfürün kadmiyum veya kadmiyum oksitle kaynaştırılmasıyla yapay olarak üretilebilir. Metalik kadmiyum kükürt ile birleştirildiğinde, sülfit oluşumu reaksiyonunun gelişimi CdS koruyucu filmleri tarafından engellenir. Reaksiyon

2CdO+3S=2CdS+S02

283°'de başlar ve 424°'de yüksek hızla geçer.

CdS'nin üç modifikasyonu bilinmektedir: amorf (sarı) ve iki kristal (kırmızı ve sarı). Kristalin sülfürün kırmızı çeşidi sarı olandan (özgül ağırlık 3) daha ağırdır (özgül ağırlık 4.5). 450°'ye ısıtıldığında amorf CdS kristal haline gelir.

Kadmiyum sülfit, oksitleyici bir atmosferde ısıtıldığında, pişirme sıcaklığına bağlı olarak sülfat veya okside oksitlenir.

Kadmiyum sülfat

Kadmiyum sülfat (CdS04, molekül ağırlığı 208.47), ortorombik sistemde kristalleşen beyaz kristalli bir tozdur. Suda kolayca çözünür, ancak alkolde çözünmez. Sülfat, 8/3 su moleküllü (CdS048/3H2O) monoklinik bir sistemde sulu bir çözeltiden kristalleşir, 74°'ye kadar stabildir, ancak daha fazla sıcaklıkta Yüksek sıcaklık monohidrat sülfata (CdSO 4 ·H 2 O) dönüşür. Sıcaklık arttıkça sülfatın çözünürlüğü biraz artar, ancak sıcaklığın daha da artmasıyla Tablo 3'te gösterildiği gibi azalır:

Tablo 3

Sülfatın üç modifikasyonunun varlığı tespit edildi: b, c ve d. Son su molekülünün 200°'de kristalin hidrat 3CdS04 8H20'dan salınmasından sonra, 500°'ye kadar stabil olan bir b modifikasyonu oluşur; Sıcaklıktaki daha fazla artışla birlikte, 735°'nin üzerindeki sıcaklıklarda g-modifikasyonuna dönüşen β-modifikasyonu ortaya çıkar. Yüksek sıcaklık modifikasyonları (c ve d) soğutulduğunda b-modifikasyonuna dönüşür.

Çöktürücü olarak hidrojen sülfür suyunu kullanarak kadmiyum sülfürü hazırlayın. Tortunun rengine ve karakterine dikkat edin. Reaksiyon denklemini yazın. Sıvıyı çökeltiden boşaltın ve üzerine seyreltilmiş bir çözelti ekleyin. HC1. Çökeltide herhangi bir çözünme var mı? Çözünürlük çarpımının değerlerini kullanarak çinko sülfür ve kadmiyum sülfürün neden farklı şekilde işlendiğini açıklayın HC1.

Deney 8. karmaşık kadmiyum bileşikleri

Başlangıçta oluşan çökelti eriyene kadar kadmiyum sülfat çözeltisine damla damla amonyak çözeltisi ekleyin. Ortaya çıkan kompleks bileşikteki kadmiyumun koordinasyon sayısının dört olduğunu dikkate alarak reaksiyon denklemini yazın. Ortaya çıkan kompleks bileşiğin elektrolitik ayrışma denklemini ve kompleks iyonun kararsızlık sabitinin ifadesini yazın.

Deney 9. kadmiyum tuzlarının hidrolizi

A) Kadmiyum sülfat çözeltisinin reaksiyonunu nötr bir turnusol çözeltisiyle test edin. Gözlenen olguyu açıklayın. Hidroliz reaksiyonunun denklemini moleküler ve iyonik formda yazın.

B) Kadmiyum sülfat çözeltisine sodyum karbonat çözeltisi ekleyin. Bir çökeltinin oluşumunu gözlemleyin. Ortaya çıkan madde hidrolizin hangi aşamasının ürünüdür? Kadmiyum karbonatın aşamalı hidroliz reaksiyonları için moleküler ve iyonik denklemleri yazın.

Deney 10. CİVA TUZLARININ hidrolizi (II)

A) Birkaç kristal cıva (II) sülfat veya nitratı az miktarda su içinde çözün. Bazik tuz çökeltisinin oluşumunu gözlemleyin. Ortamın reaksiyonunu turnusol ile test edin. Reaksiyon denklemini yazın.

B) Daha önce suyu seyreltik bir çözeltiyle asitlendirerek aynı deneyi yapın. HNO3. Sonuçları karşılaştırın. Gözlenen olguyu açıklayın.

Deney 11. Cıva (I) oksit üretimi

Çözüme Hg(NO3)2 alkali solüsyonu ekleyin. Ne oluyor? Oluşan çökeltinin rengine dikkat edin. Reaksiyon denklemini yazın ve yapısal formül Hg2O.

Deney 12. Kalomel elde etme

Çözünür bir cıva tuzundan (I) kalomel elde edilir. Reaksiyon denklemini yazın.

BAKIR, gümüş, altın.

Laboratuvar işi №6

Hedef: 1) bakır ve bileşiklerinin özelliklerini deneysel olarak araştırmak;

2) gümüş bileşiklerinin özelliklerini inceler.

Bakırın 1. özelliklerini deneyimleyin

(Çeker ocakta çalışın)

a) Bakırın asitlerle etkileşimi

Ayrı test tüplerinde az miktarda bakır talaşına seyreltilmiş ve konsantre asit çözeltileri ekleyin. HCl, H2SO4 ve HNO3.



Meydana gelen olayları gözlemleyin. Reaksiyonun başlamadığı test tüplerini ısıtın ( dikkatlice!). Bakır tüm asitlerle reaksiyona girer mi? Çözeltinin rengine dikkat edin. Bu renge hangi iyonun varlığı neden olur? Reaksiyon sonucu açığa çıkan gazları karakteristik koku ve renklerinden tanıyın.

Reaksiyon denklemlerini yazın ve katsayıların seçimini açıklayın.

Bakırın indirgeyici özellikleri hakkında bir sonuç çıkarın.

b) Bakırın daha az aktif metal iyonlarıyla etkileşimi

Elektrokimyasal metal voltaj serilerini kullanarak, tuzlarının çözeltilerindeki hangi metal iyonlarının bakırı oksitleyebildiğini belirleyin.

Daha önce zımpara kağıdı ile temizlenmiş bakır telin ucunu cıva (II) nitrat çözeltisine batırın. Sızıntı belirtileri nelerdir? Kimyasal reaksiyon? Reaksiyon denklemini yazın.

Deney 2. Bakır (II) hidroksitin hazırlanması ve özellikleri

A) Bir bakır (II) hidroksit çökeltisi elde edin. Tortunun rengine ve karakterine dikkat edin. Reaksiyon denklemini yazın.

B) Bakır (II) hidroksitin amfoterik özellikler sergilediğini deneysel olarak kanıtlayın. Reaksiyon denklemlerini moleküler ve iyonik formlarda yazın.

V) Bir bakır hidroksit çökeltisi elde edin. Sıvıyı çökelti ile çalkalayın ve kaynatın. Tortunun rengi neden değişti? Reaksiyon denklemini yazın. Bakır (II) hidroksitin termal stabilitesi hakkında ne gibi sonuçlar çıkarılabilir?

Deney 3. Bakır (II) tuzlarının hidrolizi

A) Bakır (II) tuzu çözeltisini bir gösterge kağıdıyla test edin. Çevrenin tepkisi ne? Hidroliz reaksiyonunun denklemini yazın.

B) Bakır (II) sülfat çözeltisine sodyum karbonat çözeltisi ekleyin. Hangi kimyasal reaksiyon belirtileri gözlemleniyor? Bakır (II) sülfatın sodyum karbonat ile suyun katılımıyla etkileşimi için reaksiyon denklemini yazın.

Deneyim 4. elde etme ve özellikler

Kompleks bakır(II) tuzu



Başlangıçta çöken bazik tuzun çökeltisi eriyene kadar bakır (II) sülfat çözeltisine damla damla amonyak çözeltisi ekleyin. Reaksiyon denklemlerini yazın. Hangi iyon bakır atomu içerir? Ortaya çıkan iyonun rengi nedir? Ortaya çıkan kompleks tuzun elektrolitik ayrışması için bir denklem oluşturun ve kompleks iyonun kararsızlık sabiti için bir ifade yazın. Çözeltide sülfat iyonlarının bulunduğunu deneysel olarak kanıtlayın.

Çözünürlük çarpımı tablosunu kullanarak karmaşık bir tuz çözeltisindeki bakır (II) iyonlarını tespit etmek için kullanılabilecek bir reaktif seçin.

Deney 5. Gümüş halojenürler

A) Gümüş halojenürler elde edin. Ortaya çıkan bileşiklerin doğasına ve rengine dikkat edin. Reaksiyon denklemlerini yazın. Yağış oranını test edin HNO3. Gümüş halojenürler neden çözünmez? HNO3?

B) Gümüş halojenürlerin çökeltilerini elde edin, süzün ve suyla yıkayın. Işığın onlar üzerindeki etkisini test edin (tercihen doğrudan güneş ışığı). Reaksiyon denklemlerini yazın.