KADMIUM

Symbol: Cd
Kategorie: Übergangsmetalle
Ordnungszahl: 48

Relative Atommasse: 112,411
Schmelzpunkt: 594,1 K
Siedepunkt: 1038 K
Dichte: 8,64 g cm-3
Elektronegativität: 1,5
Ionisierungsenergie: 8,993 eV
Konfiguration: [Kr] 4d10 5s²
Oxidationszahlen: 2, 1
Atomradius: 148,9 pm
Ionenradius: 103 (+2)

Der nachfolgende Artikel ist dem Lexikon der Chemie entnommen.

Cadmium, Symbol Cd, chem. Element aus der II. Nebengruppe des Periodensystems, der Zinkgruppe, Schwermetall; Z 48, Atommasse 112,411, Wertigkeit II, Härte nach Mohs 2,0, D. 8,642 g cm-3, F. 320,9 °C, Kp. 767,3 °C, elektrische Leitfähigkeit 13,2 Sm/mm2, Standardelektrodenpotential (Cd/Cd2+) -0,4029 V.

Eigenschaften von Kadmium

C. ist ein silberweißes, relativ weiches Metall, das an der Luft durch Bildung einer Oxidschicht matt wird. Es kristallisiert ähnlich Zink in hexagonal dichtester Kugelpackung, die in Richtung der sechszähligen Gitterachse gestreckt ist. C. ist dehnbar, läßt sich zu Blech walzen und zu Draht ausziehen; von Cadmiumstäben kann man leicht Späne abschneiden. Beim Biegen von C. tritt ähnlich wie bei Zinn ein knirschendes Geräusch auf. Die Festigkeit läßt sich durch Legieren mit Zink erhöhen. C. ist im Vakuum unterhalb 200 °C sublimierbar. Beim Erhitzen an der Luft verbrennt C. mit roter Flamme unter Bildung eines braunen Rauches zu Cadmiumoxid CdO. In der Hitze erfolgt leicht Vereinigung mit den Halogenen. Durch oxidierende Säuren wird C. gelöst, während reines C. mit nichtoxidierenden Säuren ähnlich reinem Zink nur schwer reagiert. Im Gegensatz zu Zink ist C. in Laugen nicht löslich. C. tritt im allg. zweiwertig auf, es gibt nur vereinzelt Hinweise für die Existenz von Cadmium(I)-Verbindungen. So erhält man beim Auflösen von C. im geschmolzenen Cadmium(II)-chlorid unter Zusatz von Aluminiumchlorid Cadmium(I)-tetrachloroaluminat Cd2[AlCl4]2, dessen Cd22+-Kationen mit Wasser sofort unter Disproportionierung in C. und Cd2+übergehen. In den zahlreichen Cadmium(II)-Komplexen dominieren die Koordinationszahlen 4 und 6 mit tetraedrischer und oktaedrischer Struktur.

Cadmiumverbindungen sind für viele Organismen, auch für den Menschen, stark toxisch. Die maximal zulässsige Cadmiumkonzentration in Luft beträgt 0,1 mg/m3. Inhalation von Cadmium führt zur Schädigung vor allem der Atemwege, die Aufnahme von Cadmiumverbindungen hat Vergiftungen des Magen-Darm-Traktes zur Folge und kann weiter Leber- und Nierenschädigungen hervorrufen. Im Umgang mit Cadmium und seinen Verbindungen ist daher stets Vorsicht geboten.


Analytisches zu Kadmium

C. begleitet im analytischen Trennungsgang das Kupfer. Aus einer cyanidhaltigen Lösung, in der beide Elemente als Cyanometallate [Cd(CN)4]2- und [Cu(CN)4]3- vorliegen, fällt Schwefelwasserstoff wegen der geringeren thermodynamischen Stabilität von Tetracyanocadmat allein gelbes Cadmiumsulfid aus. Die klassische gravimetrische Bestimmung von C. erfolgt ebenfalls über die Fällung von CdS. Komplexometrisch wird C. mit EDTA bei pH 10 unter Verwendung von Eriochrom T als Indikator oder bei pH 4 mit Xylenolorange als Indikator bestimmt. Elektrogravimetrie, Neutronenaktivierungsanalyse, Polarographie und Flammenphotometrie liefern weitere wirksame Methoden zur Cadmiumbestimmung. Die Atomabsorptionsspektrometrie erlaubt den Nachweis von < 0,1 ppm C.

Vorkommen von Kadmium

C. ist ein seltenes Element; es ist am Aufbau der Erdkruste mit 1·10-5 % beteiligt. Als Begleiter des Zinks findet sich C. in Sphalerit (Zinkblende) und Smithsonit (Zinkspat), während reine Cadmiumminerale, z.B. Greenockit (Cadmiumblende) CdS, Monteponit CdO und Otavit CdCO3 in der Natur nur spärlich auftreten. Im Boden ist C. mit etwa 0,1 ppm enthalten.

Gewinnung von Kadmium

C. wird technisch als Nebenprodukt bei der Zinkgewinnung und bei der Aufarbeitung vieler Flugstaubarten gewonnen. Bei der trockenen Zinkgewinnung reichert sich das leichter flüchtige und leichter reduzierbare C. in den zuerst anfallenden Zinkstaubanteilen erheblich an und verbrennt in den Vorlagen zu Cadmiumoxid CdO. Dieser zuerst übergegangene Staub wird unter Kokszusatz zur Reduktion des Oxides in besonderen Muffeln wiederholt fraktioniert destilliert, bis man schließlich ein etwa 99,5 %iges C. erhält. Bei der Gewinnung auf nassem Wege fällt man C. zuerst durch Zusatz von metallischem Zink aus den Zinksalzlösungen aus gemäß
Cd2+ + Zn → Cd + Zn2+,
oxidiert den gebildeten Cadmiumschwamm und löst das Oxid in Säure. Durch Elektrolyse mit Aluminiumkathoden und Bleianoden erhält man sehr reines Elektrolytcadmium. Die elektrolytische Gewinnung kann aber auch ohne vorherige Anreicherung von C. direkt aus der ursprünglichen Zinksulfatlösung erfolgen, da C. eine bedeutend geringere Abscheidungsspannung als Zink hat.

Verwendung
Die Hauptmenge des C. wird zum Vercadmen verwendet. Technische Anwendung finden auch die Cadmiumlegierungen. In der Kernreaktortechnik dient C. aufgrund des hohen Neutroneneinfangsquerschnittes vor allem des Isotops 113 zur Regelung und Abschirmung der Reaktoren. Cadmiumverbindungen werden in geringerem Umfang als Polymeradditive, Polymerisationskatalysatoren und als Fernsehleuchtstoffe verwendet.

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