镉的元素丰度在地壳中占第64位(0.2mg/kg),在海洋中居第22位(11μg/L)。地球上的镉属于分散元素,其在各圈层中的储量及在各圈层间迁移通量都较小。
镉是银白色有光泽的金属,质地柔软,抗腐蚀、耐磨,稍经加热即易挥发,其蒸气可与空气中氧结合,生成氧化镉。一旦形成氧化镉保护层,其内层就不再被氧化。
镉在周期表中与锌、汞共处第Ⅱ副族,具有4d105 s2电子层结构,氧化数为+2和+1,通常以Cd2+为稳定。Cd+有CdCl、CdOH等少数几种化合物。
金属镉易溶于稀硝酸,在热盐酸中渐渐溶解,在稀或冷的硫酸中不溶解,但溶于浓热硫酸。镉不如锌那样因显二性而能溶于碱水溶液,但可溶于NH4NO3溶液。
难溶镉化合物的溶解度数据如表5-13所示。挥发性化合物有Cd(CH3)2等。
表5-13 难溶镉化合物的溶解度
化合物
溶解度(g/100gH2O)
温度(℃)
溶度积(Ksp)
温度(℃)
CdCO3
CdC2O4·3H2O
Cd(IO3)2
Cd(OH)2
CdS
在没有任何阴离子配位体(如PO43-、S2-)存在下,当pH≤8时,水体中Cd仍全部呈(+2)价离子态,在pH=9时开始水解,形成Cd(OH)+,在一般环境水体的pH范围内,不存在多羟基配位的镉水解产物。
镉及其化合物的化学性质近于锌而异于汞,与邻近的过渡金属元素相比,Cd2+属于较软的酸,在水溶液中与NH4+、CN-、Cl-等能生成络合离子。在pH=8.5及不同[Cl-]浓度下,镉在水溶液中所呈的化学形态如图5-8所示。镉还易与许多含软配位原子(S、Se、N)的有机化合物组成中等稳定的络合物,特别能与含—SH基的氨基酸类配位体强烈螯合。因此镉类化合物具有较大脂溶性、生物富集性和毒性,并能在动植物和水生生物体内蓄积。