概述
  镉(gé ,音隔),CADMIUM,源自kadmia,“泥土”的意思,1817年发现。和锌一同存在于自然界中。它是一种吸收中子的优良金属,制成棒条可在原子反应炉内减缓核子连锁反应速率,而且在锌-镉电池中颇为有用。它的鲜明的硫化物所制成的镉黄颜料,广受艺术家的欢迎。
  元素名称:镉
  原子体积:(立方厘米/摩尔)
  13.1
  元素在太阳中的含量:(ppm)
  0.006
  元素在海水中的含量:(ppm)
  太平洋表面 0.0000011
  地壳中含量:(ppm)
  0.11
  元素符号:Cd
  元素英文名称:
  元素类型:金属元素
  相对原子质量:112.4
  原子序数:48
  质子数:48
  中子数:
  同位素:
  摩尔质量:112
  氧化态:
  Main Cd+2
  Other Cd+1
  原子半径:
  所属周期:5
  所属族数:IIB
  电子层排布: 2-8-18-18-2
  晶体结构:晶胞为六方晶胞。
  晶胞参数:
  a = 297.94 pm
  b = 297.94 pm
  c = 297.94 pm
  α = 90°
  β = 90°
  γ = 120°
  莫氏硬度:2
  声音在其中的传播速率:(m/S)
  2310
  电离能 (kJ /mol)
  M - M+ 867.6
  M+ - M2+ 1631
  M2+ - M3+ 3616
  M3+ - M4+ 5300
  M4+ - M5+ 7000
  M5+ - M6+ 9100
  M6+ - M7+ 11100
  M7+ - M8+ 14100
  M8+ - M9+ 16400
  M9+ - M10+ 18800
  镉是银白色有光泽的金属,熔点320.9℃,沸点765℃,相对密度8.642。有韧性和延展性。镉在潮湿空气中缓慢氧化并失去金属光泽,加热时表面形成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反应激烈,形成卤化镉[1]。也可与硫直接化合,生成硫化镉。镉可溶于酸,但不溶于碱。镉的氧化态为+1、+2。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小,它们溶于酸,但不溶于碱。镉可形成多种配离子,如Cd(NH3)、Cd(CN)、CdCl等。镉的毒性较大,被镉污染的空气和食物对人体危害严重,日本因镉中毒曾出现“痛痛病”。
  可用多种方法从含镉的烟尘或镉渣(如煤或炭还原或硫酸浸出法和锌粉置换)中获得金属镉。进一步提纯可用电解精炼和真空蒸馏。镉主要用于钢、铁、铜、黄铜和其他金属的电镀,对碱性物质的防腐蚀能力强。镉可用于制造体积小和电容量大的电池。镉的化合物还大量用于生产颜料和荧光粉。硫化镉、硒化镉、碲化镉用于制造光电池。
  化学性质
  燃烧 加热
  2Cd+O2==2CdO Cd+S==CdS
  加热
  Cd+X2==CdX2 (X=F、Cl、Br、I)
  加热 加热
  3Cd+2P==Cd3P2 Cd+Se==CdSe
  Cd+2ClH(dil)==CdCl2+H2
  加热
  2Cd+2SO2==CdSO4+CdS
  加热 加热
  2Cd+Na==NaCd2 6Cd+Na==NaCd6
  2、氢氧化镉和氧化镉
  Cd2++2NaOH=Cd(OH)2+2Na+
  Cd(OH)2+H+=Cd2++2H2O
  加热
  Cd(OH)2==CdO+H2O
  加热
  [Cd(NH3)4]2++2OH-==Cd(OH)2+4NH3
  2Cd2++3CO32-+2H2O=Cd2(OH)2CO3+2HCO3-
  3、硫化镉和镉的配合物
  (1)硫化镉
  Cd2++H2S=CdS+2H+
  3CdS+8HNO3==3Cd(NO3)2+2NO+3S+4H2O
  (2)镉的配合物
  [Cd(NH3)6]2+
  [Cd(CN)4]2-
  4、含镉废水的处理
  (1)中和沉淀法
  Cd2++2NaOH=Cd(OH)2+2Na+
  (2)离子交换法
  (3)其它:气浮法、碱性氯化法
  发现人:斯特罗迈厄 发现年代:1817年
  发现过程:1817年,德国的斯特罗迈厄,从不纯的氧化锌中分离出褐色粉,使它与木炭共热,制得镉。
  元素描述:银白色或铅灰色有光泽的软质金属,具延展性,密度:8.642克/立方厘米。熔点:320.9℃。沸点765℃。化合价为+2。电离能8.993电子伏特。有八种天然的稳定同位素,还有十一种不稳定的人工放射性同位素。于空气中迅速失去光泽,并覆上一层氧化物薄膜,可防止进一步氧化。不溶于水,溶于大多数酸中。镉在所有的稳定化合物中都呈+2价,其离子无色。镉可形成络离子Cd(NH3)42+、Cd(CN)42-和CdI42-。
  元素来源:在自然界中主要成硫镉矿而存在;也有小量存在于锌矿中,所以也是锌矿冶炼时的副产品。镉的主要矿物有硫镉矿(CdS),赋存于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中。镉的世界储量估计为 900万吨。
  元素用途: 镉作为合金组土元能配成很多合金,如含镉0.5%~1.0%的硬铜合金,有较高的抗拉强度和耐磨性。镉(98.65%)镍(1.35%)合金是飞机发动机的轴承材料。很多低熔点合金中含有镉,著名的伍德易熔合金中含有镉达12.5%。镍—镉和银—镉电池具有体积小、容量大等优点。镉具有较大的热中子俘获截面,因此含银(80%)铟(15%)镉(5%)的合金可作原子反应堆的控制棒。镉的化合物曾广泛用于制造颜料、塑料稳定剂、荧光粉等。镉还用于钢件镀层防腐,但因其毒性大,这项用途有减缩趋势。
  用于电底、制造合金等;并可做成原子反应堆中的中子吸收棒。镉氧化电位高,故可用作铁、钢、铜之保护膜,广用于电镀上,并用于充电电池、电视映像管、黄色颜料及作为塑料之安定剂。镉化合物可用于杀虫剂、杀菌剂、颜料、油漆等之制造业。
  元素辅助资料:镉与它的同族元素汞和锌相比,被发现的晚的多。它在地壳中含量比汞还多一些,但是汞一经出现就以强烈的金属光泽、较大的比重、特殊的流动性和能够溶解多种金属的姿态吸引了人们的注意。镉在地壳中的含量比锌少得多,常常以少量包含于锌矿中,很少单独成矿。金属镉比锌更易挥发,因此在用高温炼锌时,它比锌更早逸出,逃避了人们的觉察。这就注定了镉不可能先于锌而被人们发现。
  生物毒性:镉会对呼吸道产生刺激,长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈,镉化合物不易被肠道吸收,但可经呼吸被体内吸收,积存于肝或肾脏造成危害,尤以对肾脏损害最为明显。还可导致骨质疏松和软化。
  首先发现镉的是德国哥廷根大学化学和医药学教授斯特罗迈尔。他兼任政府委托的药商视察专员。正是他在视察药商的过程中,观察到含锌药物中出现的问题,促使他在1817年发现了镉。由于发现的新金属存在于锌中,就以含锌的矿石菱锌矿的名称Calamine命名它为Cadmium,元素符号定为Cd。
  环境工程领域中的镉
  绝大多数淡水的含镉量低于1微克/升,海水中镉的平均溶度为0.15微克/升。镉的主要污染源是电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的废水。
  环境监测中测定镉的方法有:原子吸收分光光度法、双流腙分光光度法、阳极溶出伏安法和示波极谱法等。
  镉和镉化合物引起的中毒
  有急性﹑慢性中毒之分。吸入含镉气体可致呼吸道症状﹐经口摄入镉可致肝﹑肾症状。
  镉不是人体的必需元素。人体内的镉是出生后从外界环境中吸取的﹐主要通过食物﹑水和空气而进入体内蓄积下来。
  镉的吸收和代谢 镉的烟雾和灰尘可经呼吸道吸入。肺内镉的吸收量约占总进入量的25~40%。每日吸20支香烟﹐可吸入镉2~4ug。镉经消化道的吸收率﹐与镉化合物的种类﹑摄入量及是否共同摄入其它金属有关。例如钙﹑铁摄入量低时﹐镉吸收可明显增加﹐而摄入锌时﹐镉的吸收可被抑制。吸收入血液的镉﹐主要与红细胞结合。肝脏和肾脏是体内贮存镉的两大器官﹐两者所含的镉约占体内镉总量的60%。据估计﹐40~60岁的正常人﹐体内含镉总量约30mg﹐其中10mg存于肾﹐4mg存于肝﹐其余分布于肺﹑胰﹑甲状腺﹑睾丸﹑毛发等处。器官组织中镉的含量﹐可因地区﹑环境污染情况的不同而有很大差异﹐并随年龄的增加而增加。
  进入体内的镉主要通过肾脏经尿排出﹐但也有相当数量由肝脏经胆汁随粪便排出。镉的排出速度很慢﹐人肾皮质镉的生物学半衰期是10~30年。
  镉及其化合物均有一定的毒性。吸入氧化镉的烟雾可产生急性中毒。中毒早期表现咽痛﹑咳嗽﹑胸闷﹑气短﹑头晕﹑恶心﹑全身酸痛﹑无力﹑发热等症状﹐严重者可出现中毒性肺水肿或化学性肺炎﹐有明显的呼吸困难﹑胸痛﹑咯大量泡沫血色痰﹐可因急性呼吸衰竭而死亡。用镀镉的器皿调制或存放酸性食物或饮料﹐饮食中可以含镉﹐误食后也可引起急性镉中毒。潜伏期短﹐通常经10~20分钟后﹐即可发生恶心﹑呕吐﹑腹痛﹑腹泻等症状。严重者伴有眩晕﹑大汗﹑虚脱﹑上肢感觉迟钝﹑甚至出现抽搐﹑休克。一般需经3~5天才可恢复。
  长期吸入镉可产生慢性中毒﹐引起肾脏损害﹐主要表现为尿中含大量低分子量蛋白质﹐肾小球的滤过功能虽多属正常﹐但肾小管的回收功能却减退﹐并且尿镉的排出增加。
  镉作业工人的肺气肿﹑贫血及骨骼改变也有报导﹐但这些改变与镉接触的确切关系尚不能肯定。国外也有报导接触氧化镉的工人前列腺癌发病率较高。
  镉中毒的防治
  吸入大量氧化镉烟雾所致的急性中毒﹐其治疗与一般刺激性气体中毒的处理相同。关键在于防止肺水肿。
  应及早撤离出事现场﹑保持安静﹐卧床休息﹐吸入氧气﹐保持呼吸道畅通﹐可用10%硅酮雾化吸入﹐以消除泡沫﹐肾上腺皮质激素能降低毛细血管通透性﹐宜早期定量使用。限制液体入量﹐给予抗生素防止继发感染﹐急性食入性镉中毒时主要采用对症治疗﹐给予大量补液﹑注射阿托品用来止吐和消除腹痛。
  慢性镉中毒引起肾脏损害者﹐膳食中应增加钙和磷酸盐的摄入﹐供给充足的锌和蛋白质﹐金属络合剂依地酸二钠钙(caNa2EDTA)可增加镉的排出﹐但可加重肾脏的损害﹐目前在急﹑慢性中毒时均不主张使用。有报导口服氮川三乙酸(NTA)能促使镉排出(主要经由粪便)﹐从而降低在体内的蓄积﹐而不损害肾脏功能。
  为了预防镉中毒﹐熔炼﹑使用镉及其化合物的场所﹐应具有良好的通风和密闭装置。焊接和电镀工艺除应有必要的排风设备外﹐操作时应戴个人防毒面具。不应在生产场所进食和吸烟。中国规定的生产场所氧化镉最高容许浓度为0.1mg/m3。
  镀镉器皿不能存放食品﹐特别是醋类等酸性食品。
  镉污染土壤﹐可造成公害病痛痛病。镉对土壤的污染﹐主要通过两种形式﹐一是工业废气中的镉随风向四周扩散﹐经自然沉降﹐蓄积于工厂周围土壤中﹐另一种方式是含镉工业废水灌溉农田﹐使土壤受到镉的污染。因此为了防止镉对环境的污染﹐必须做好环境保护工作﹐严格执行镉的环境卫生标准。

词条评级:★★☆☆☆☆☆☆☆ 发表者:{chouxia}chouxia 9-3 [ 0]

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