კადმიუმი

კადმიუმი (ქიმიური სიმბოლო — Cd) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეხუთე პერიოდის, მეთორმეტე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეორე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, IIბ) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია 48, ატომური მასა — 112.41, tდნ — 321.07 °C, tდუღ — 767 °C, სიმკვრივე — 8.65 გ/სმ3. თეთრი მბზინვარე რბილი ლითონი. ბუნებრივი კადმიუმი შედგება ექვსი სტაბილური (^{106}Cd, ^{108}Cd, ^{110}Cd, ^{111}Cd, ^{112}Cd და ^{114}Cd) და ორი სუსტად რადიოაქტიული ^{113}Cd და ^{116}Cd იზოტოპისაგან. მშრალ ჰაერზე მდგრადია, ტენიან ჰაერზე მასზე ჩნდება კადმიუმის ოქსიდის თხელი ფენა, რომელიც ხელს უშლის მის შემდგომ ჟანგვას. 1817 წელს აღმოაჩინეს გერმანელმა ქიმიკოსებმა ფ. შტრომაიერმა და 1818 წელს მისგან დამოუკიდებლად კ. ჰერმანმა, კ კარსტენმა და ვ. მაისნერმა.
აღმოჩენის ისტორია
აღმოჩენილია გერმანელი პროფესორის ფრიდრიხ შტომეიერის მიერ 1817 წ. მაგდებურგის პროვიზორებმა თუთიის ოქსიდის ZnO შესწავლისას იეჭვიანეს მასში დარიშხანის მინარევის არსებობა. შტრომეიერმა გამოჰყო ZnO-საგან მუქი-ყავისფერი ოქსიდი, წყალბადით აღადგინა ის და მიიღო მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის ლითონი, რომელმაც მიიღო სახელწოდება - კადმიუმი.
სახელწოდების წარმომავლობა
შტრომაიერმა კადმიუმი დაარქვა მადნის ბერძნული სახელწოდების მიხედვით, საიდანაც გერმანიაში მოიპოვებდნენ თუთიას, — καδμεία. თავის მხრივ, მადანმა სახელწოდება მიიღო კადმის ძველბერძნული მითოლოგიის გმირის პატივსაცემად.
ბუნებაში
კადმიუმის საშუალო შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს 130 მგრ/ტ, ზღვის წყალში 0,11 მკგ/ლ. კადმიუმი მიეკუთვნება იშვიათ, გაბნეულ ელემენტებს: მას ბევრი მინერალი შეიცავს იზომორფული მინარევის სახით და ყოველთვის იმყოფება თუთიის მადნებში. ცნობილია მხოლოდ კადმიუმის 6 მინერალი. კადმიუმის ძალიან იშვიათ მინერალებს წარმოადგენენ გრინოკიტი CdS (77,8% Cd), ჰოულიიტიт, ოტავიტი CdCO3, მონტემპონიტი CdO (87,5% Cd), კადმოსელიტი CdSe (47% Cd), ქსანტოხროიტი CdS(H2O)х (77,2% Cd). კადმიუმის ძირითადი მასა გაბნეულია ბევრ მინერალებში (50-ზე მეტი), უპირატესად თუთიის, ტყვიის, სპილენძის, რკინის, მანგანუმის და ვერცხლისწყლის სულფიდებში. კადმიუმის მაქსიმალური კონცეტრაცია შეინიშნება თუთიის მინერალებში და, უპირველეს ყოვლისა, სფალერიტში (5%-მდე). უმეტეს შემთხვევაში კი კადმიუმის შემცველობა სფალერიტში 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 საშუალოტემპერატურულ ტყვია-თუთიის საბადოებში და ნაწილობრივ სპილენძ-კოლჩედანის საბადოებში .
მიღება
ერთადერთი მინერალი, რომელიც საინტერესოა კადმიუმის მისაღებად არის - გრინოკიტი, ეგრეთ წოდებული "კადმიუმის მატყუარა». მას მოიპოვებენ სფალერიტთან ერთად თუთიის მადნების გადამუშავებისას. გადამუშავებისას კადმიუმი გროვდება პროცესის თანაურ პროდუქტებში, საიდანაც შემდეგ მას გამოჰყოფენ. ახლა წელიწადში ხდება 10³ ტონაზე მეტი კადმიუმის წარმოება.
ფიზიკური თვისებები
კადმიუმი — მოვერცხლისფრო-თეთრი რბილი ლითონია რომელსაც ჰექსაგონალური კრისტალური მესერი აქვს. თუკი კადმიუმის ჯოხს მოვღუნავთ, მაშინ გავიგებთ გაბზარვის ხმას - ეს ლითონის მიკროკრისტალები ეხახუნებიან ერთმანეთს (ასევე ხმაურობს კალას ჯოხიც).
ქიმიური თვისებები
კადმიუმი პერიოდულ სისტემაში იმავე ჯგუფშია სადაც, თუთია და ვერცხლისწყალი, და უჭირავს შუალედური ადგილი მათ შორის, ამიტომაც ამ ელემენტების ზოგი ქიმიური თვისებები მსგავსია. ამ ელემენტების სულფიდები და ოქსიდები წყალში პრაქტიკულად უხსნადია. კადმიუმი ნახშირბადთან არ ურთიერთქმედებს და არ წარმოქმნის კარბიდებს.
გამოყენება
შენადნობები
კადმიუმი გამოიყენება როგორც მაგარი სარჩილავების კომპონენტი (შენადნობები ვერცხლის, სპილენძის და თუთიის საფუძველზე) მათი დნობის ტემპერათურის დასაწევად. წარმოებული კადმიუმის მიახლოებით 10 % არის — საიუველირო შენადნობის და ადვილადლღვობადი შენადნობების კომპონენტი. კადმიუმისა და ოქროს შენადნობს აქვს მომწვანო ფერი.
დამცავი საფარები
წარმოებული კადმიუმის 40 % გამოიყენება ლითონებზე ანტიკოროზიული საფარის დასატანებლად.
დენის ქიმიური წყაროები
კადმიუმის მიახლოებით 20 % მიდის კადმიუმიანი ელექტროდების დასამზადებლად, რომლებიც გამოიყენება აკუმულატორებში (ნიკელ-კადმიუმის აკუმულატორი და ვერცხლი-კადმიუმის აკუმულატორი), ვესტონის ნორმალურ ელემენტებში, სარეზერვო ბატერეებში (ტყვია-კადმიუმის ელემენტი, ვერცხლისწყალი-კადმიუმის ელემენტი) და სხვა.
პიგმენტები
კადმიუმის მიახლოებით 20 % გამოიყენება არაორგანულ საღებავ ნივთიერებებში (სულფიდები და სელენიდები, არეული მარილები, მაგალითად, კადმიუმის სულფიდი — ლიმონის კადმიუმი).
მედიცინა
ზოგჯერ კადმიუმი გამოიყენება ექსპერიმენტარულ მედიცინაში.
კადმიუმი გამოიყენება ჰომეოპატიურ მედიცინაში.
ბოლო წლებში კადმიუმს გამოიყენებენ ახალი სიმსივნის საწინააღმდეგო ნანო-მედიკამენტების წარმოებაში სსრკ-ში 1950—ან წლებში ჩატარებული იქნა პირველი წარმატებული ექსპერიმენტები, რომელიც დაკავშირებული იყო სიმსივნის საწინააღმდეგო მედიკამენტების შემუშავებასთან, კადმიუმის ნაერთების საფუძველზე.
ღირებულება
კადმიუმზე ფასი 2011 წელს შეადგინა მიახლოებით 3$ - 1 კგ.
გამოყენების სხვა სფეროები
კადმიუმის სულფიდი გამოიყენება აპკურ 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 იტაცებს სითბურ ნეიტრონებს და გამოიყენებენ ატომური რეაქტორების რეგულირებადი ღერძის დასამზადებლად ასევე როგორც ნეიტრონებისაგან დასაცავად. ზოგჯერ ეს თვისებები გამოიყენება სიმსივნის საწინააღმდეგო თერაპიის ექსპერიმენტალურ მოდელებში Neutron Capture Therapy
კადმიუმის ფტორობორატი — მნიშვნელოვანი ფლუსია, გამოიყენება ალუმინისა და სხვა ლითონების რჩილვის დროს.
კადმიუმის თბოგამტარობა აბსოლუტურ ნულთან ყველა ლითონს შორის ყველაზე მაღალია, ამიტომაც კადმიუმს ზოგჯერ გამოიყენებენ კრიოგენული ტექნიკისათვის.
ფიზიოლოგიური ქმედება
კადმიუმის ნაერთები საწამლავია. განსაკუთრებულად საშიშია მისი ოქსიდის ორთქლის შესუნთქვა (CdO). ჰაერის შესუნთქვა 1 წთ-ის განმავლობაში რომელიც შეიცავს კადმიუმის ოქსიდს 2,5 გრ/მ3, ან 30 წმ-ის განმავლობაში სადაც კონცენტრაციაა 5 გრ/მ3 წარმოადგენს მომაკვდინებელს.
კადმიუმი წარმოადგენს კანცეროგენს.
პირველადი დახმარება მწვავე კადმიუმით მოწამვლისას არის სუფთა ჰაერი, სრული სიმშვიდე, გაცივების თავიდან აცილება. სასუნთქი გზების გაღიზიანებისას — თბილი რძე სოდით, ინჰალაცია 2 %-იანი NaHCO3-ის სხნარით. ძლიერი ხველებისას — კოდეინი, დიონინი, მდოგვის საფენები მკერდზე, საჭიროა ექიმის დახმარება. კადმიუმის მარილებით მოწამვლისას მის ანტიდოტს წარმოადგენს ალბუმინი ნატრიუმის კარბონატთან.
მწვავე ტოქსიკურობა
კადმიუმის და ყველა მისი ნაერთის ორთქლი ტოქსიკურია, რაც დაკავშირებულია, კერძოდ, მის თვისებასთან დააკავშიროს გოგირდშემცველი ფერმენტები და ამინომჟავები.
კადმიუმის მარილებით მწვავე მოწამვლის სიმტომებია — ღებინება და კრუნჩხვები.
ქრონიკული ტოქსიკურობა
კადმიუმი — კუმულატიური საწამლავია (აქვს თვისება ორგანიზმში დაგროვებისა).
სანიტარულ-ეკოლოგიური ნორმატივები
სასმელ წყალში კადმიუმის ზღვრული დასაშვები კონცენტრაციაა 0,001 მგრ/დმ³ (СанПиН 2.1.4.1074-01).
ტოქსიკური ზემოქმედების მექანიზმი
კადმიუმის ტოქსიკური ზემოქმედების მექანიზმი ალბათ მდგომარეობს, კარბოქსილების, ამინების და განსაკუთრებულად ცილების მოლეკულების სულფჰიდრიდული ჯგუფების შეკავშირებასთან, რის შედეგად ქვეითდება ფერმენტული სისტემების აქტივობა.
კადმიუმის ხსნადი ნაერთები სისხლში მოხვედრის შემდეგ აავადდება ცენტრალური ნერვიული სისტემა, ღვიძლი და თირკმლები, ირღვევა ფოსფორ-კალციუმის მიმოცვლა. ქრონიკული მოწამლვა იწვევს ანემიას და ძვლების დაშლას.
კადმიუმი ნორმალური, მცირე რაოდენობით არის ჯანმრთელი ადამიანის ორგანიზმში. კადმიუმი ადვილად გროვდება მზარდ უჯრედებში (მაგალითად სიმსივნის ან სასქესო). ის უკავშირდება უჯრედების ციტოპლაზმატურ და ბირთვულ მასალას და აზიანებს მას. ის ცვლის ჰორმონებისა და ფერმენტების აქტიურობას. ეს განპირობებულია მისი თვისებით დააკავშიროს სულფჰიდრილური (-SH) ჯგუფები.
იზოტოპები
კადმიუმის არსებული რვა ბუნებრივი იზოტოპიდან ექვსი სტაბილურია, ორ იზოტოპზე აღმოჩენილია რადიოაქტიურობა. ესენია 113Cd (იზოთოპური გავრცობადობა 12,22 %, ბეტა-დაშლა ნახევარდაშლის პერიოდით 7,7 წელი) და 116Cd (იზოთოპური გავრცობადობა 7,49 %, ორმაგი ბეტა-დაშლა ნახევარდაშლის პერიოდით 3,0 წელი).
იხილეთ აგრეთვე
პლატინის ჯგუფის ლითონები
რესურსები ინტერნეტში
კადმიუმი chemistry.ge-ზე
კადმიუმი Webelements-ზე
კადმიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში
სქოლიო