Cadmium

Cadmium (auch Kadmium; cadmea (lat.) = kadmía (griech.) = Zinkerz) ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Cd und der Ordnungszahl 48.

Eigenschaften
Silber - Cadmium - Indium Zn Cd Hg       [Kr]4d105s2 64 48 Cd Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Cadmium, Cd, 48
Serie	Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block	12, 5, d
Aussehen	silbrig grau metallisch
Massenanteil an der Erdhülle	3 · 10-5 %
Atomar
Atommasse	112,411
Atomradius (berechnet)	155 (161) pm
Kovalenter Radius	148 pm
van der Waals-Radius	158 pm
Elektronenkonfiguration	[Kr]4d105s2
Elektronen pro Energieniveau	2, 8, 18, 18, 2
Oxidationszustände (Oxide)	2 (leicht basisch)
Normalpotential	-0,403 V (Cd2+ + 2e- → Cd)
Elektronegativität	1,69 (Pauling-Skala)
Austrittsarbeit	4,07 eV
1. Ionisierungsenergie	867,8 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	1631,4 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	3616 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	hexagonal
Dichte (Mohshärte)	8650 kg/m3 (2)
Magnetismus	-
Schmelzpunkt	594,22 K (321,07 °C)
Siedepunkt	1040 K (767 °C)
Molares Volumen	13,00 · 10-6 m3/mol
Verdampfungswärme	100 kJ/mol
Schmelzwärme	6,192 kJ/mol
Dampfdruck	14,8 Pa bei 597 K
Schallgeschwindigkeit	2310 m/s bei 293,15 K
Verschiedenes
Spezifische Wärmekapazität	233 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit	13,8 · 106 S/m
Wärmeleitfähigkeit	96,8 W/(m · K)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP 104Cd {syn.} 57,7 min ε 1,137 104Ag 105Cd {syn.} 55,5 min ε 2,739 105Ag 106Cd 1,25 % Cd ist stabil mit 58 Neutronen 107Cd {syn.} 6,50 h ε 1,417 107Ag 108Cd 0,89 % Cd ist stabil mit 60 Neutronen 109Cd {syn.} 462,6 d ε 0,214 109Ag 110Cd 12,49 % Cd ist stabil mit 62 Neutronen 111Cd 12,8 % Cd ist stabil mit 63 Neutronen 112Cd 24,13 % Cd ist stabil mit 64 Neutronen 113Cd 12,22 % 7,7 · 1015 a β- 0,316 113In 113mCd {syn.} 14,1 a β- IT 0,580 0,264 113In 113Cd 114Cd 28,73 % Cd ist stabil mit 66 Neutronen 115Cd {syn.} 53,46 h β- 1,446 115In 115mCd {syn.} 44,6 d β- IT 1,627 0,181 115In 115Cd 116Cd 7,49 % Cd ist stabil mit 68 Neutronen 117Cd {syn.} 2,49 h β- 2,516 117In 118Cd {syn.} 50,3 min β- 0,520 118In
NMR-Eigenschaften
111Cd 113Cd Kernspin -1/2 -1/2 gamma / rad/T 5,673 · 107 5,934 · 107 Empfindlichkeit 0,00954 0,0109 Larmorfrequenz bei B = 4,7 T 42,4 MHz 44,4 MHz
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Normbedingungen.

Inhaltsverzeichnis

1 Eigenschaften 2 Verwendung 3 Geschichte 4 Quellen 5 Verbindungen 6 Isotope 7 Vorsichtsmaßnahmen 8 Weblinks

Eigenschaften

Cadmium ist ein weiches, hämmerbares, duktiles, blauweißes Metall. In chemischen Verbindungen liegt es meist zweiwertig vor. Chemisch gleicht es dem Zink, es neigt aber eher zur Bildung von Komplex-Verbindungen mit der Koordiationszahl 4. Cadmium ist an Luft beständig, in der Wärme bildet es eine Oxidhaut. In der Hitze verbrennt es mit rötlicher bis gelber Flamme zu Cadmiumoxid CdO (giftig!).

Verwendung

• Rostschutz für Eisenwerkstoffe (Vercadmen)
• Nickel-Cadmium-Akkus
• Farbpigmente (feuerwehrrot und postgelb (CdS)) für Farben und Kunststoffe (Mittlerweile geringe Praxisbedeutung wegen möglicher Gesundheitsgefährdung)
• Legierungsmetall in niedrigschmelzenden Legierungen, zum Beispiel Lagerwerkstoffe oder Woodsches Metall
• Schmiermittel in Scheibenbremsen
• Bestandteil von Lötwerkstoffen (Lötzinn), auch für Hartlote
• Herstellung von Halbleitern
• Cadmiumoxid als Leuchtstoffe in Schwarz-Weiß-Fernsehröhren sowie Zusatz in Blau- und Grünphosphor von Farbröhren.
• Regelstäbe in der Nukleartechnik
• Spektrale Empfindlichkeit gleicht der des menschlichen Auges. Nutzung in Belichtungsmessern.
• Cd-Stearat als Stabilisator in Kunststoffen beispielsweise in PVC (unempfindlich gegen Licht)
• Weston Normalelement
• Cadmiumtellurid als infrarotempfindlicher Sensor für Kameras (focal plane arrays)
• Cadmium-Bismut-Legierungen für Schmelzsicherungen
• Silber-Cadmium-Legierungen als Desoxidationsmittel in der Herstellung von Sterling-Silber
• Schmuckwaren : goldgrüne Gold-Cadmium-Legierungen
• Cadmium-Lampe

Geschichte

1817 entdeckte Friedrich Strohmeyer Cadmium (lateinisch cadmia, griechisch kadmeia für Galmei) in verunreinigtem Zinkcarbonat. Annähernd 100 Jahre wurde das Metall nur in Deutschland gewonnen. Strohmeyer bemerkte, dass sich verunreinigtes Zinkcarbonat beim Erhitzen verfärbte. Ein Verhalten, das reines Zinkcarbonat nicht zeigte.
Wegen seiner Giftigkeit verzeichnete der British Pharmaceutical Codex von 1907 Cadmiumjodid als Mittel zur Behandlung von offenen Wunden? (enlarged joints), skrofulösen Drüsen? (scrofulous glands) und Frostbeulen? (chilblains).

Die International Conference on Weights and Measures definierte 1927 die Länge von einem Meter als die 1.553.164,13-fache Wellenlänge einer roten Spektrallinie des Cadmiums. Heute liegt der Definition eine Spektralline des Kryptons zugrunde.

Quellen

Cadmiumhaltige Erze sind selten. Greenockit (CdS) ist fast immer mit Sphalerit (ZnS) verschwistert. Cadmium wird daher als Nebenprodukt bei der Zinkverhüttung, in kleinem Umfang auch bei der Blei- und Kupferverhüttung gewonnen. Kleinere Mengen fallen auch beim Recycling von Eisen und Stahl an.

Die Reduktion zum metallischen Cadmium erfolgt durch

• Ausfällung mit Zinkpulver oder
• Elektrolyse.

Verbindungen

• Cadmiumoxid CdO
• Cadmiumhydroxid Cd(OH)₂
• Cadmiumchlorid CdCl₂

Isotope

Vorsichtsmaßnahmen

Cadmium und seine Verbindungen sind hochgiftig und vermutlich krebserregend.
Eingeatmeter cadmiumhaltiger Staub führt zu Schäden an Lunge, Leber und Niere. Siehe Gressenicher Krankheit und Itai-Itai-Krankheit.
In Arbeitsbereichen, in denen mit erhitzten Cadmiumverbindungen (Lötplätze und Cadmierbäder) gearbeitet wird, ist für eine gute Durchlüftung oder Absaugung zu sorgen.

Cadmium ist eines der wenigen Elemente ohne eine biologische Funktion im menschlichen Körper. Cadmiumstaub kann aber wie ein Schwangerschaftshormon wirken.

Weblinks

• Los Alamos National Laboratory - Cadmium
• WebElements.com - Cadmium
• EnvironmentalChemistry.com - Cadmium
• Toxikologie des Cadmiums