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Cadmio

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Cadmio
  

48
Cd
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  

argento ← cadmio →indio

Aspetto
Aspetto dell'elemento
Aspetto dell'elemento
metallo bianco argenteo
Linea spettrale
Linea spettrale dell'elemento
Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomicocadmio, Cd, 48
Seriemetalli di transizione
Gruppo,periodo,blocco12,5,d
Densità8 650 kg/m³
Durezza2
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Termine spettroscopico1S0
Proprietà atomiche
Massa atomica112,411 u
Raggio atomico (calc.)155(161) pm
Raggio covalente148 pm
Raggio di van der Waals158 pm
Configurazione elettronica[Kr]4d10 5s2
e perlivello energetico2, 8, 18, 18, 2
Stati di ossidazione2 (debolmentebasico)
Struttura cristallinaesagonale
Proprietà fisiche
Stato della materiasolido
Punto di fusione594,22 K (321,07 °C)
Punto di ebollizione1 040 K (770 °C)
Volume molare13,00×10−6 m³/mol
Entalpia di vaporizzazione100 kJ/mol
Calore di fusione6,192 kJ/mol
Tensione di vapore14,8 Pa a 597 K
Velocità del suono2310 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS7440-43-9
Elettronegatività1,69 (scala di Pauling)
Calore specifico233J/(kg·K)
Conducibilità elettrica13,8×106/(m·Ω)
Conducibilità termica96,8W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione867,8 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione1 631,4 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione3 616 kJ/mol
Isotopi più stabili
isoNATDDMDEDP
108Cd0,89%Cd è stabile con 60neutroni
109Cdsintetico462,6 giorniε0,214109Ag
110Cd12,49%Cd è stabile con 62 neutroni
111Cd12,8%Cd è stabile con 63 neutroni
112Cd24,13%Cd è stabile con 64 neutroni
113Cd13,47%7,7×1015 anniβ0,316113In
113mCdsintetico14,1 anniβ
IT
0,580
0,264
113In
 
114Cd28,73%Cd è stabile con 66 neutroni
116Cd7,49%Cd è stabile con 68 neutroni
iso:isotopo
NA: abbondanza in natura
TD:tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Ilcadmio è l'elemento chimico dinumero atomico 48 e il suo simbolo èCd. Di aspetto metallico, è tossico e relativamente raro; tenero, bianco-argenteo con riflessi azzurrognoli. Si trova nei minerali dellozinco e trova largo impiego nellepile ricaricabili.

Caratteristiche

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Il cadmio è unmetallo bivalente dall'aspetto argenteo con riflessi azzurrognoli; è malleabile, duttile e tenero al punto che può essere tagliato con un normalecoltello. Sotto molti aspetti assomiglia allozinco ma tende a formare composti più esotici di quest'ultimo; così come lo zinco è simile al calcio, il cadmio ha caratteristiche simili allostronzio, ma una minore reattività.

Come lo zinco, nei suoi composti hanumero di ossidazione +2. Sono noti alcuni rari casi in cui ha numero di ossidazione +1.

Applicazioni

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Circa tre quarti della quantità di cadmio prodotta vengono usati nellepile al nichel-cadmio, mentre il quarto rimanente è principalmente usato per produrrepigmenti, rivestimenti e stabilizzanti permaterie plastiche.

Tra gli altri usi si annoverano:

  • L'impiego inleghe metalliche bassofondenti e persaldatura
  • L'impiego in leghe metalliche ad alta resistenza all'usura
  • L'impiego nellecadmiature, ovvero nel rivestimento di materiali con una pellicola di cadmio metallico tramiteelettrodeposizione
  • Come barriera per controllare le reazioni difissione nucleare
  • Composti del cadmio sono usati per produrre ifosfori deitelevisori in bianco e nero e i fosfori blu e verdi dei televisori a colori
  • Ilsolfuro di cadmio è un pigmento giallo
  • L'impiego in alcunisemiconduttori
  • Alcuni composti del cadmio sono degli stabilizzanti per ilPVC
  • È stato usato per costruire il primo rivelatore dineutrini

Storia

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Il cadmio (dallatinocadmia, a sua volta dalgreco καδμείαkadméia, calamina = scaglia di laminazione) fu scoperto nel1817 inGermania daFriedrich Stromeyer, che lo individuò tra le impurità dellacalamina, un minerale a base dicarbonato di zinco, notando che alcuni campioni impuri di calamina cambiavano colore per riscaldamento, a differenza della calamina pura.

Benché il cadmio e i suoi composti siano molto tossici, lafarmacopeabritannica (British Pharmaceutical Codex) del1907 elenca loioduro di cadmio tra i medicinali per curare "le giunture ingrossate, la scrofola e i geloni".

Nel1927 laConferenza Internazionale dei Pesi e delle Misure ridefinì ilmetro come 1 553 164,13 volte la lunghezza d'onda della linea rossa dello spettro del cadmio e tale definizione restò in vigore fino a quando fu sostituita da quella basata sulkripton.

Il cadmio è stato anche il protagonista di un grande inquinamento del suolo e delle acque inGiappone che ha causato l'insorgere dellamalattia itai-itai.

Disponibilità

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I minerali di cadmio sono rari e si trovano in piccole quantità. Esistono anche alcuni rari minerali del cadmio quali ilsolfuro (greenockite) e il carbonato basico (otavite). Lagreenockite (CdS), l'unico minerale di cadmio importante, è quasi sempre associata allasfalerite (ZnS). Perciò il cadmio viene estratto in genere come sottoprodotto dell'estrazione e della raffinazione dellozinco e, in minor misura, delpiombo e delrame. Piccole quantità di cadmio (circa il 10% del consumo totale) provengono dal riciclaggio di rottami diferro e d'acciaio. La produzione di cadmio negliStati Uniti cominciò nel1907, ma l'uso corrente di questo elemento cominciò soltanto dopo laprima guerra mondiale.

Isotopi

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Il cadmio che si trova in natura consiste di seiisotopi stabili. Del cadmio sono stati inoltre individuati 27radioisotopi di cui i più stabili sono113Cd con un'emivita di7,7×1015 anni,109Cd (462,6 giorni) e115Cd (53,46 ore). Tutti gli altri hanno tempi di dimezzamento inferiori a 2,5ore e la maggior parte di loro inferiore a 5 minuti. Questo elemento ha inoltre 8stati metastabili di cui i più stabili sono113mCd (emivita: 14,1 anni),115mCd (44,6 giorni) e117mCd (3,36 ore).

Gli isotopi del cadmio hanno numeri di massa che vanno da 97 (97Cd) a 138 (138Cd). La principale modalità di decadimento degli isotopi più leggeri di112Cd è lacattura elettronica con conseguente trasformazione inargento, per gli altri è ildecadimento beta con trasformazione inindio.

Precauzioni e tossicologia

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Le informazioni riportate non sono consigli medici e potrebbero non essere accurate. I contenuti hanno solo fine illustrativo e non sostituiscono il parere medico:leggi le avvertenze.
Simboli di rischio chimico
tossicità acuta tossico a lungo termine pericoloso per l'ambiente
pericolo
frasi H330-341-350-361-372-410[1]
frasi RR 49-20/21/22
consigli P201-273-304+340-308+310[2]
frasi SS 53-22-36/37-45

Le sostanze chimiche
vanno manipolate con cautela
Avvertenze

Il cadmio non riveste alcun ruolo biologico nel corpo umano. Sia esso sia i suoi composti sono tossici perfino a basse concentrazioni e tendono ad accumularsi negliorganismi e negliecosistemi.

I lavoratori a rischio sono:

  • Addetti alla produzione di leghe contenenti cadmio
  • Addetti allacadmiatura di oggetti metallici
  • Addetti alla lavorazione dipigmenti contenenti cadmio
  • Addetti allasaldatura adelettrodi (elettrodi contenenti cadmio)

Nel maneggiare il cadmio e i suoi composti è perciò importante lavorare sotto unacappa aspirante in modo da non inalarne i vapori.L'esposizione a lungo termine al cadmio dei lavoratori deibagni galvanici per cadmiatura produce seri problemi ditossicità.Le polveri di cadmio vengono assorbite soprattutto per via inalatoria e in minima parte tramite cute e mucose. Una volta assorbito, il cadmio si lega aiglobuli rossi e alleproteine plasmatiche per poi accumularsi nelfegato e neireni. In questi organi può permanere anche per diversi anni, rendendo difficile il monitoraggio biologico dell'esposizione acuta. Una volta depositato, il cadmio viene smaltito assai lentamente attraverso la via fecale e urinaria.

Patogenesi

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Il cadmio plasmatico si lega principalmente allametallotioneina, unaproteina plasmatica contenente diversi gruppisulfidrilici; la proteina contenente cadmio viene eliminata attraverso lafiltrazione glomerulare per poi essere riassorbita dalle cellule deltubulo prossimale, nelle quali provoca tossicità. La larga quota riassorbita spiega perché nelle fasi iniziali dell'esposizione il cadmio venga debolmente escreto con leurine (escrezione comunque significativa); successive e durature esposizioni fanno sì che la tossicità sullecellule tubulari porti all'incapacità da parte delrene di riassorbire il cadmio escreto, concadmiuria rilevante.

Esposizione acuta

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Un'esposizione a polveri di cadmio pari a 5 mg/m³ è letale in circa 8 ore; esposizioni pari a 1 mg/m³ possono invece dare una tossicità rilevante a livello dell'albero respiratorio, condispnea,tosse,febbre eastenia. L'ingestione di alimenti contaminati con cadmio provoca invece una sindrome gastroenterica caratterizza dadiarrea,nausea,vomito edisidratazione.

Esposizione cronica

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Per la tipicapatogenesi, il bersaglio principale del cadmio è ilrene. La malattia derivante è unaglomerulopatia e unatubulopatia e conseguenteproteinuria. Con il tempo si instaura ancheaminoaciduria,glicosuria,iperfosfaturia ecalciuria. Quest'ultimo elemento è il principale responsabile dei quadri diosteoporosi,osteomalacia ecalcolosi delle vie urinarie presenti nei soggetti cronicamente esposti al cadmio. Le polveri e i fumi di cadmio sono inoltre chiamati in causa come induttori dienfisema polmonare ecarcinoma polmonare. Altri quadri caratteristici sono l'atrofia delle mucose nasali e conseguenteanosmia. Vi può inoltre essereanemia ferrocarenziale per riduzione dell'assorbimento delferro,epatopatia e colorazione giallognola dellosmalto dentale.

Indicatori di dose

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L'unico indicatore di dose disponibile è il cadmio urinario. Come descritto nel paragrafo "patogenesi", il cadmio urinario viene escreto sia nelle prime fasi di esposizione sia quando sopraggiunge il danno renale. Inoltre per l'immagazzinamento nelparenchima epatico e renale, la cadmiuria può rimanere elevata anche dopo molto tempo dall'esposizione. Per questo, la cadmiuria è un buon indicatore di dose solo se contestualizzato all'interno di una precisaanamnesi lavorativa.

Indicatori di effetto

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Lanefropatia da cadmio provoca l'escrezione di diverseproteine a basso peso molecolare. Per questo, se vi è cadmiuria, ritrovare queste proteine a livello renale è un indicatore tipico di danno renale. Tra queste hanno particolare importanza laN-acetil-glucosaminidasi e la proteina legante ilretinolo; il danno renale cronico può essere sospettato ogni qualvolta laproteinuria rimanga elevata anche dopo cessata esposizione al cadmio.

Note

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  1. ^scheda del cadmio stabilizzato suIFA-GESTIS, sugestis-en.itrust.de.URL consultato il 12 giugno 2021(archiviato dall'url originale il 16 ottobre 2019).
  2. ^Sigma Aldrich; rev. del 15 dicembre 2010

Bibliografia

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Voci correlate

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Altri progetti

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Collegamenti esterni

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V · D · M
Tavola periodica degli elementi
H                              He
LiBe BCNOFNe
NaMg AlSiPSClAr
KCa ScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
RbSr YZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
CsBaLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
FrRaAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrRfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
UueUbn
Unbibidi
UbuUbbUbtUbqUbpUbhUbsUboUbeUtnUtuUtbUttUtqUtpUthUtsUto
Superattinidi
UteUqnUquUqbUqtUqqUqpUqhUqsUqoUqeUpnUpuUpbUpt

Suddivisioni della tavola periodica:Gruppi ·Periodi ·Blocchi ·Metalli ·Metalloidi (semimetalli) ·Non metalli ·Lantanoidi ·Attinoidi ·Superattinidi ·Unbibidi ·Elementi transuranici
Controllo di autoritàThesaurus BNCF21231 ·LCCN(ENsh85018635 ·GND(DE4009274-4 ·BNF(FRcb11956626p(data) ·J9U(EN, HE987007293660605171 ·NDL(EN, JA00564385
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