კადმიუმი

კადმიუმი  ელემენტთა პერიოდულობის ცხრილის მეხუთე პერიოდის, მე-12  ჯგუფის  ელემენტია, რომელიც აღინიშნება სიმბოლოთი-Cd.  მისი ატომური ნომერია 48, აქვს ჰექსაგონალური კრისტალური მესერი. ლღვება 594.1°C-ზე. მისი სიმკვრივეა 8,65 გ/სმ³. კადმიუმი არის ვერცხლისებური თეთრი, რბილი, ჭედადი და წელვადი გარდამავალი მეტალი. ბუნებაში კადმიუმი თავისუფალი სახით არ მოიპოვება, იგი ძირითადად გავრცელებულია თუთიისა და ტყვიის მადნებში სულფიდების, ოქსიდებისა და კარბონატების სახით.

ფრიდრიხ შტრონმეირი

ისტორია

კადმიუმი აღმოჩენილია დამოუკიდებლად გერმანელი მეცნიერების  ფრიდრიხ შტომეიერისა და  ჰერმანის მიერ 1817 წელს.

ორივე შემთხვევაში კადმიუმი აღმოაჩინეს თუთიის ოქსიდის შესწავლისას, რომელიც იმ დროს ფართოდ გამოიყენებოდა მედიცინაში. მეცნიერებმა აფთიაქების შემოწმების დროს გაარკვიეს, რომ რამდენიმე აფთიაქში თუთიის ოქსიდის ნაცვლად გამოიყენებოდა თუთიის კარბონატი. მათ აიღეს თუთიის კარბონატის რამდენიმე ნიმუში, შემდეგ მისგან გამოყვეს თუთიის ოქსიდი და შენიშნეს რომ ნიმუში შეფერილი იყო ყვითლად.

ნიმუში შემოწმდა რკინით ან ტყვიით დაბინძურებაზე, რადგან ეგონათ რომ სწორედ მათ გამოიწვიეს ფერის ცვლილება, თუმცა კვლევის დროს არც ერთი მათგანის კვალი არ აღმოჩნდა. შტომეიერმა დაადგინა, რომ ეს უცნობი ელემენტის კვალი იყო, რომელიც შემდგომ გამოყო  და კადმიუმი უწოდა.

გავრცელება

კადმიუმის საშუალო შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს 130 მგ/ტ, ზღვის წყალში გვხვდება  0.11 მკგ/ლ შემცველობით.

კადმიუმი მიეკუთვნება იშვიათ, გაბნეულ ელემენტებს: მას ბევრი მინერალი შეიცავს იონომორფული მინარევის სახით და ყოველთვის იმყოფება თუთიის მადნებში.

ცნობილია კადმიუმის მხოლოდ ექვსი მინერალი. კადმიუმის ძალიან იშვიათ მინერალებს წარმოადგენენ გრინოკიტი CdS (77,8% Cd, ჰოულიიტით, ოტავიტი CdCO₃, მონტემპონიტი CdO (87,5% Cd), კადმოსელიტი CdSe (47% Cd),  ქსანტოხროიტი CdS(H₂O)_х  (77,2% Cd).

კადმიუმის ძირითადი მასა გაბნეულია სხვადასხვა მინერალში (50-ზე მეტი), უპირატესად თუთიის, ტყვიის, სპილენძის, რკინის, მანგანუმისა და ვერცხლისწყლის სულფიდებში.

კადმიუმის მაქსიმალური კონცენტრაცია შეინიშნება თუთიის მინერალებში და, უპირველეს ყოვლისა, სფალერიტში (5%-მდე).

კადმიუმის შემცველობა ფალერიტში, როგორც წესი, არ აღემატება 0.4 – 0.6%. სხვა სულფიდებში, მაგალითად, სტანინში კადმიუმი არის მიახლოებით 0.003 – 0.2%, გალენიტში 0.005 – 0.02%, ჰალკოპირიტში 0.006 – 0.12%; ამ სულფიდებიდან კადმიუმს ჩვეულებრივ არ გამოყოფენ.

კადმიუმი არ წარმოქმნის დამოუკიდებელ საბადოებს და შედის სხვა ლითონების საბადოების შემადგენლობაში. კადმიუმის შემცველობა შედარებით მაღალია საშუალო ტემპერატურულ ტყვია-თუთიის საბადოებში და ნაწილობრივ სპილენძ-კოლჩედანის საბადოებში .

ფიზიკური თვისებები

კადმიუმი არის ვერცხლისებური თეთრი, რბილი, ჭედადი და წელვადი ლითონი, რომელიც მდგრადია კოროზიისადმი. კადმიუმით ფარავენ ფოლადის ნაკეთობებს, რომელიც იცავს მათ კოროზიისაგან.

ქიმიური თვისებები

კადმიუმი ქიმიური თვალსაზრისით საკმაოდ აქტიური ლითონია. იგი გახურებისას ურთიერთქმედებს: ჰალოგენებთან, ჟანგბადთან, გოგირდთან, სელენთან, ტელურთან, ფოსფორსა და დარიშხანთან შესაბამისი ნაერთების წარმოქმნით.

კადმიუმი იხსნება ცხელ განზავებულ აზოტმჟავაში:

3Cd + 8 HNO₃→ 3Cd(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

კადმიუმი ნაერთებიდან აძევებს სპილენძს:

Cd + CuSO₄ → CdSO₄ + Cu

კადმიუმის ჰალოგენიდები მიიღება ჰალოგენების ურთიერთქმედებით გავარვარებულ კადმიუმზე.

Cd + Cl₂ → CdCl₂

კადმიუმის ჰალოგენიდები კარგად იხსნებიან წყალში, სპირტსა და სხვა ორგანულ გამხსნელებში.

კადმიუმის წარმოება 2015 წელს

გამოყენება

კადმიუმი გამოიყენება, როგორც მაგარი სარჩილავების კომპონენტი (შენადნობები ვერცხლის, სპილენძის და თუთიის საფუძველზე) მათი დნობის ტემპერატურის დასაწევად. წარმოებული კადმიუმის მიახლოებით 10 % არის — საიუველირო შენადნობის და ადვილად ლღვობადი შენადნობების კომპონენტი.

კადმიუმისა და ოქროს შენადნობს აქვს მომწვანო ფერი.

წარმოებული კადმიუმის 40 % გამოიყენება ლითონებზე ანტიკოროზიული საფარის დასატანებლად.

კადმიუმის მიახლოებით 20 % მიდის სკადმიუმიანი ელექტროდების დასამზადებლად, რომლებიც გამოიყენება აკუმულატორებში (ნიკელ-კადმიუმის აკუმულატორი და ვერცხლი-კადმიუმის აკუმულატორი),  სარეზერვო ბატარეებში (ტყვია-კადმიუმის ელემენტი, ვერცხლისწყალი-კადმიუმის ელემენტი) და სხვა.

კადმიუმის მიახლოებით 20 % გამოიყენება არაორგანულ საღებავ ნივთიერებებში (სულფიდები და სელენიდები, შერეული მარილები).

ზოგჯერ კადმიუმი გამოიყენება ექსპერიმენტულ მედიცინაში.

კადმიუმი გამოიყენება ჰომეოპატიურ მედიცინაში.

ბოლო წლებში კადმიუმს იყენებენ სიმსივნის საწინააღმდეგო ახალი ნანო-მედიკამენტების წარმოებაში.

კადმიუმის სულფიდი გამოიყენება ოპტიკურ მზის ბატარეებში, რომლის მარგი ქმედების კოეფიციენტია მიახლოებით 10—16 %, ასევე როგორც ძალიან კარგი თერმოელექტრული მასალა.

კადმიუმი გამოიყენება როგორც ნახევარგამტარი მასალების და ლუმინოფორების კომპონენტი.

კადმიუმი ძალიან კარგად იკავებს სითბურ ნეიტრონებს და გამოიყენებენ ატომური რეაქტორების რეგულირებადი ღერძის დასამზადებლად, ასევე ნეიტრონებისაგან დასაცავად. ზოგჯერ ეს თვისებები გამოიყენება სიმსივნის საწინააღმდეგო  თერაპიის ექსპერიმენტულ მოდელებში.  კადმიუმის თბოგამტარობა აბსოლუტურ ნულთან ყველა ლითონს შორის ყველაზე მაღალია, ამიტომაც კადმიუმს ზოგჯერ გამოიყენებენ კრიოგენული ტექნიკისათვის.

ბიოლოგიური როლი

მძიმე  მეტალებს 40-ზე მეტი ქიმიური ელემენტი მიეკუთვნება. მათ შორის განსაკუთრებული ტოქსიკურობით გამოირჩევა კადმიუმი. კადმიუმის შემცველი ნივთიერებებს იყენებენ ყვითელ, ნარინჯისფერ და წითელ საღებავებად. კადმიუმი ტყვიაზე საშიშია, რადგან ყველა მისი ნაერთი ძალიან ტოქსიკურია (მეტალურ კადმიუმს ტოქსიკური თვისებები არ ახასიათებს). კადმიუმი ჩვენს ორგანიზმში შესაძლებელია მოხვდეს სიგარეტის ბოლის, წყლის, ყავის, ჩაისა და დაბინძურებული პროდუქტების, განსაკუთრებით, რაფინირებული მარცვლოვნების საშუალებითაც.

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით