Большая советская энциклопедия - кадмий

Кадмий (Cadmium), Cd, химический элемент II группы периодической системы Менделеева; атомный номер 48, атомная масса 112,40; белый, блестящий, тяжелый, мягкий, тягучий металл. Элемент состоит из смеси 8 стабильных изотопов с массовыми числами: 106 (1,215%), 108 (0,875%), 110 (12,39%), 111 (12,75%), 112 (24,07%), 113 (12,26%), 114 (28,86%), 116 (7,58%). Историческая справка. В 1817 нем. химик Ф. Штромейер, при ревизии одной из аптек, обнаружил, что имевшийся там карбонат цинка содержит примесь неизвестного металла, который осаждается в виде желтого сульфида сероводородом из кислого раствора. Штромейер назвал открытый им металл кадмием (от греч. kadmeia — нечистая окись цинка, также цинковая руда). Независимо от него нем. ученые К. Герман, К. Карстен и В. Мейснер в 1818 открыли К. в силезских цинковых рудах. Распространение в природе. К. — редкий и рассеянный элемент с кларком литосферы 1,3?10-5 % по массе. Для К. характерны миграция в горячих подземных водах вместе с цинком и др. халькофильными элементами и концентрация в гидротермальных месторождениях. Минерал сфелерит ZnS местами содержит до 0,5—1% Cd, максимально до 5%. Реже встречается гринокит CdS. Концентрируется кадмий в морских осадочных породах — сланцах (Мансфельд, ГДР), в песчаниках, в которых он также связан с цинком и др. халькофильными элементами. В биосфере известны 3 очень редких самостоятельных минерала К. — карбонат CdCO3 (отавит), окись CdO (монтепонит) и селенид CdSe. Физические и химические свойства. Кристаллическая решетка К. гексагональная, а = 2,97311 , с = 5,60694 (при 25 °С); атомный радиус 1,56 , ионный радиус Cd2+ 1,03 . Плотность 8,65 г/см3 (20 °С), tпл 320,9° С, tkип 767 °С, коэффициент термического расширения 29,8?10-6 (при 25 °С); теплопроводность (при 0 °C) 97,55 вт/(м?К) или 0.233 кал/(см?сек°С); удельная теплоемкость (при 25 °С) 225,02 дж/(кг?К) или 0,055 кал/(г?°С); удельное электросопротивление (при 20°C) 7,4?10-8ом?м (7,4?10-6 ом?см); температурный коэффициент электросопротивления 4,3?10-3 (0—100 °С). Предел прочности при растяжении 64 Мн/м2(6,4 кгс/мм2), относительное удлинение 20%, твердость по Бринеллю 160 Мн/м2 (16 кгс/мм2). В соответствии с внешней электронной конфигурацией атома 4d10 5s2 валентность К. в соединениях равна 2 (впрочем, имеются указания на образование ионов Cd22+ при растворении К. в расплавленном CdCl2). На воздухе К. тускнеет, покрываясь тонкой пленкой окиси CdO, которая защищает металл от дальнейшего окисления. При сильном нагревании на воздухе К. сгорает в окись CdO — кристаллический порошок от светло-коричневого до темно-бурого цвета, плотность 8,15 г/см3; при 700 °С CdO возгоняется, не плавясь. К. непосредственно соединяется с галогенами; эти соединения бесцветны; CdCl2, CdBr2 и Cdl2 очень легко растворимы в воде (около 1 ч. безводной соли в 1 ч. воды при 20 °С), CdF2 растворим труднее (1 ч. в 25 ч. воды). С серой К. образует сульфид CdS от лимонно-желтого до оранжево-красного цвета, нерастворимый в воде и разбавленных кислотах. К. легко растворяется в азотной кислоте с выделением окислов азота и образованием нитрата, который дает гидрат Cd (NO3)2?4H2O. Из кислот — соляной и разбавленной серной К. медленно выделяет водород, при выпаривании растворов из них кристаллизуются гидраты хлорида 2CdCl2?5H2O и сульфата 3CdSO4?8H2O. Растворы солей К. имеют кислую реакцию вследствие гидролиза; едкие щелочи осаждают из них белую гидроокись Cd (OH)2, нерастворимую в избытке реактива; впрочем, при действии концентриров. растворов щелочи на Cd (OH)2 были получены гидрооксокадмиаты, например Na2Cd (OH). Катион Cd2+ легко образует комплексные ионы с аммиаком Cd (NH3)42+ и с цианом Cd (CN)42- и Cd (CN)64-. Известны многочисленные основные, двойные и комплексные соли К. Соединения К. ядовиты; особенно опасно вдыхание паров его окиси. Получение и применение. К. получают из побочных продуктов переработки цинковых, свинцово-цинковых и медно-цинковых руд. Эти продукты (содержащие 0,2—7% К.) обрабатывают разбавленной серной кислотой, которая растворяет окиси К. и цинка. Из раствора осаждают К. цинковой пылью; губчатый остаток (смесь К. и цинка) растворяют в разбавленной серной кислоте и выделяют К. электролизом этого раствора. Электролитический К. переплавляют под слоем едкого натра и отливают в палочки; чистота металла — не менее 99,98%. Металлический К. применяют в ядерных реакторах, для антикоррозионных и декоративных покрытий (см. Кадмирование), в аккумуляторах. К. служит основой некоторых подшипниковых сплавов, входит в состав легкоплавких сплавов (см., например, Вуда сплав). Легкоплавкие сплавы применяют для спайки стекла с металлом, в автоматических огнетушителях, для тонких и сложных отливок в гипсовых формах и др. Сульфид К. (кадмиевая желтая) — краска для живописи. Сульфат и амальгама К. используются в нормальном элементе Вестона. К. в организме. Содержание К. в растениях составляет 10-4% (на сухое вещество); у некоторых животных (губок, кишечнополостных, червей, иглокожих и оболочников) — 4?10-5—3?10-3% сухого вещества. Обнаружен у всех позвоночных животных. Наиболее богата К. печень. Физиологическое значение К. изучено недостаточно, но известно, что К. влияет на углеводный обмен, на синтез в печени гиппуровой кислоты, на активность некоторых ферментов. Лит.: Погодин С. А., Кадмий, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 2, М., 1963; Реми Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 2, М., 1966, с, 476—486. С. А. Погодин.