Kadm

Kadm
	srebro ← kadm → ind
	Wygląd
	srebrzystobiały (niekiedy z odcieniem niebieskawym)
	; Symulacja widma emisyjnego kadmu
	Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	kadm, Cd, 48; (łac. cadmium)
Grupa, okres, blok	12 (IIB), 5, d
Stopień utlenienia	II
Właściwości metaliczne	metal przejściowy
Właściwości tlenków	średnio zasadowe
Masa atomowa	112,41 ± 0,01
Stan skupienia	stały
Gęstość	8650 kg/m³
Temperatura topnienia	321,07 °C
Temperatura wrzenia	767 °C
Numer CAS	7440-43-9
PubChem	23973
Właściwości atomowe
Promień; • atomowy; • walencyjny; • van der Waalsa	; 155 (obl. 161) pm; 148 pm; 158 pm
Konfiguracja elektronowa	[Kr]5s24d10
Zapełnienie powłok	2, 8, 18, 18, 2; (wizualizacja powłok)
Elektroujemność; • w skali Paulinga; • w skali Allreda	; 1,69; 1,46
Potencjały jonizacyjne	I 867,8 kJ/mol; II 1631,4 kJ/mol; III 3616 kJ/mol
Właściwości fizyczne
Ciepło parowania	100 kJ/mol
Ciepło topnienia	6,192 kJ/mol
Ciśnienie pary nasyconej	14,8 Pa (597 K)
Konduktywność	1,38×107 S/m
Ciepło właściwe	233 J/(kg·K)
Przewodność cieplna	96,8 W/(m·K)
Układ krystalograficzny	heksagonalny
Twardość; • w skali Mohsa	; 2
Prędkość dźwięku	2310 m/s (293,15 K)
Objętość molowa	13,00×10−6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy
Niebezpieczeństwa
	Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2011-10-05]
	Globalnie zharmonizowany system; klasyfikacji i oznakowania chemikaliów
	Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI
Zwroty H	H250, H330, H341, H350, H361fd, H372, H410
Zwroty P	P201, P260, P273, P281, P284, P310
	NFPA 704
Na podstawie; podanego źródła	0 4 0
	Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą; warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
	Multimedia w Wikimedia Commons
	Hasło w Wikisłowniku

Kadm (Cd, łac. cadmium) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych układu okresowego. Nazwa pochodzi od słowa kadmeia, będącego grecką nazwą rudy cynku, kalaminu, w której kadm został wykryty^[6].

Minerałem tego pierwiastka, bez znaczenia przemysłowego, jest np. grenokit (CdS) i monteponit (CdO), ale jest zwykle uzyskiwany jako produkt uboczny przy produkcji cynku. Stanowi 0,00005% masy skorupy ziemskiej.

Kadm odkrył w 1817 niemiecki chemik Friedrich Strohmeyer, badając żółte zabarwienie niektórych próbek tlenku cynku, pochodzące od zanieczyszczeń żółtym tlenkiem kadmu^[7].

Występowanie

Rudy cynku i paliwa kopalne (np. węgiel kamienny) zawierają znaczne ilości kadmu. W wyniku ich wydobywania i przetwarzania jego znaczne ilości uwalniają się do atmosfery, hydrosfery i gleb.

Znaczenie biologiczne

Kadm nie ma żadnego znaczenia biologicznego u organizmów wyższych, a jedynie stanowi dla nich zagrożenie jako substancja toksyczna i karcynogen^[8]. Jedynie u oceanicznych okrzemków stwierdzono występowanie anhydrazy węglanowej zależnej od kadmu^[9].

Toksyczność i zanieczyszczenie środowiska

Kadm należy do najważniejszych czynników zanieczyszczenia środowiska naturalnego, ponieważ stanowi zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt^[8]. Z tego względu w unijnej dyrektywie Restriction of Hazardous Substances kadm został wymieniony jako groźny dla zdrowia metal ciężki^[10]. Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem umieściła kadm i jego związki w grupie 1 substancji rakotwórczych dla człowieka^[11].

Kadm to pierwiastek wysoce toksyczny, bardziej niż arsen. Absorpcja toksycznych dawek kadmu przez organizm prowadzi do uszkodzenia takich narządów jak: nerki, wątroba, płuca, trzustka, jądra i innych. Wątroba i nerki, narządy związane z eliminacją tego metalu z organizmu, są szczególnie narażone na toksyczne działanie kadmu^[8]. Wpływ toksyczny na nerki prowadzi do uszkodzenia kłębuszków i kanalików nerkowych, powoduje anemię, choroby kostne (osteoporozę), zaburzenia powonienia, białkomocz. Kadm zmniejsza wydzielanie insuliny, zwiększa utlenianie lipidów (co prowadzi do zwiększonego wytwarzania wolnych rodników). Oddziałuje też niekorzystnie na układ krążenia. Kadm odkłada się również w łożysku matek palących w czasie ciąży lub w inny sposób narażonych na wyższe stężenia tego metalu. Może on zmieniać funkcję i strukturę łożyska, zaburzając rozwój płodu. Podawanie związków kadmu ciężarnym samicom szczurów powodowało ciężkie wady u potomstwa, takie jak brak oczu, wodogłowie, przepuklinę mózgową, brak kości śródstopia. Stwierdzono również u szczurów rakotwórcze działanie kadmu^[11].

Kadm indukuje śmierć komórkową na drodze apoptozy w komórkach kory mózgu^[12].

Działanie toksyczne wykazują wolne jony kadmu. Wiążą się one z atomami siarki, tlenu i wodoru obecnymi w tkankach, zmieniając strukturę niektórych elementów komórek. Kadm może również zaburzać obieg niezbędnych mikroelementów, takich jak żelazo, miedź, magnez, wapń, selen oraz cynk. W ten sposób kadm może upośledzać różne procesy zachodzące w organizmie, np.: fosforylację oksydacyjną, aktywny transport jonów sodowych i potasowych, metabolizm węglowodanów. W organizmach ssaków i skorupiaków kadm jest wiązany przez metalotioneinę – białko wiążące wiele metali^[13]^[14].

Ostre, śmiertelne zatrucia kadmem występują gdy jego stężenie w powietrzu jest większe niż 40 mg/m³ przez godzinę lub po spożyciu od 350 do 3500 mg kadmu.

Kadm kumuluje się zazwyczaj w nerkach i wątrobie, u mężczyzn może też znajdować się w jądrach. Czas połowicznej eliminacji kadmu z nerek wynosi 15 lat. Oznacza to, że po 15 latach od zaprzestania podawania kadmu jego stężenie w nerkach zmniejszy się o połowę.

Zastosowanie

Kadm, głównie metaliczny, stosuje się w:

metalurgii
- w stopach łożyskowych
- jako powłoki ochronne innych metali
medycynie (plomby zębów, np. amalgamat)^{[potrzebny przypis]}
energetyce
- w akumulatorach niklowo-kadmowych
- w reaktorach jądrowych, np. do wyrobu prętów kontrolujących przebieg reakcji łańcuchowej
- w cienkowarstwowych ogniwach słonecznych jako warstwa buforowa
sztuce (do otrzymywania barwnika, żółcieni kadmowej)
fizyce jądrowej
- jako filtr pochłaniający neutrony termiczne o energii poniżej 0,04 eV (tzw. obcięcie kadmowe)

Uwagi

↑ Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 112,414 ± 0,004. Znane są próbki geologiczne, w których pierwiastek ten ma skład izotopowy odbiegający od występującego w większości źródeł naturalnych. Masa atomowa pierwiastka w tych próbkach może więc różnić się od podanej w stopniu większym niż wskazana niepewność. Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.

Przypisy

↑ ^a ^b David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-7, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
↑ cadmium, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2015-04-10] (ang.).
↑ Cadmium (nr 265365) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
↑ ThomasT. Prohaska ThomasT. i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
↑ Cadmium (nr 265365) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2011-10-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
↑ Cadmium: historical information. WebElements Ltd. [dostęp 2009-11-27]. (ang.).
↑ Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 300–301. OCLC 839118859.
↑ ^a ^b ^c HannaH. Czeczot HannaH., MichałM. Skrzycki MichałM., Kadm – pierwiastek całkowicie zbędny dla organizmu, „Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej (Online)”, 64, 2010, s. 38–49, ISSN 1732-2693, PMID: 20173219 [dostęp 2020-12-11] .
↑ Todd W.T.W. Lane Todd W.T.W. i inni, Biochemistry: a cadmium enzyme from a marine diatom, „Nature”, 435 (7038), 2005, s. 42, DOI: 10.1038/435042a, ISSN 1476-4687, PMID: 15875011 [dostęp 2020-12-13] .
↑ Rozporządzenie Ministra Gospodarki (Dz.U. nr 69, poz. 457) na stronie internetowej Sejmu [online] .
↑ ^a ^b IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans (1993), Beryllium, cadmium, mercury, and exposures in the glass manufacturing industry, Lyon, ISBN 92-832-1258-4, OCLC 29943893 (ang.).
↑ YuanY. Yan YuanY. i inni, Oxidative stress and apoptotic changes of rat cerebral cortical neurons exposed to cadmium in vitro, „Biomedical and environmental sciences: BES”, 25 (2), 2012, s. 172–181, DOI: 10.3967/0895-3988.2012.02.008, ISSN 0895-3988, PMID: 22998824 [dostęp 2017-02-14] .
↑ J. Ejnik, J. Robinson, J. Zhu, H. Försterling i inni. Folding pathway of apo-metallothionein induced by Zn2 , Cd2 and Co2 . „J Inorg Biochem”. 88 (2), s. 144–152, 2002. DOI: 10.1016/S0162-0134(01)00393-2. PMID: 11803035.
↑ T.T. Ngu, M.J. Stillman. Arsenic binding to human metallothionein. „J Am Chem Soc”. 128 (38), s. 12473–12483, 2006. DOI: 10.1021/ja062914c. PMID: 16984198.

[4] Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 112,414 ± 0,004. Znane są próbki geologiczne, w których pierwiastek ten ma skład izotopowy odbiegający od występującego w większości źródeł naturalnych. Masa atomowa pierwiastka w tych próbkach może więc różnić się od podanej w stopniu większym niż wskazana niepewność. Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.

[CRC-1] David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-7, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).

[CLI-2] cadmium, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2015-04-10] (ang.).

[Aldrich-US-3] Cadmium (nr 265365) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)

[CIAAW-5] ThomasT. Prohaska ThomasT. i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.).

[Aldrich-6] Cadmium (nr 265365) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2011-10-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)

[Webelements-7] Cadmium: historical information. WebElements Ltd. [dostęp 2009-11-27]. (ang.).

[8] Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 300–301. OCLC 839118859.

[phimd-9] HannaH. Czeczot HannaH., MichałM. Skrzycki MichałM., Kadm – pierwiastek całkowicie zbędny dla organizmu, „Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej (Online)”, 64, 2010, s. 38–49, ISSN 1732-2693, PMID: 20173219 [dostęp 2020-12-11] .

[10] Todd W.T.W. Lane Todd W.T.W. i inni, Biochemistry: a cadmium enzyme from a marine diatom, „Nature”, 435 (7038), 2005, s. 42, DOI: 10.1038/435042a, ISSN 1476-4687, PMID: 15875011 [dostęp 2020-12-13] .

[11] Rozporządzenie Ministra Gospodarki (Dz.U. nr 69, poz. 457) na stronie internetowej Sejmu [online] .

[iarc-12] IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans (1993), Beryllium, cadmium, mercury, and exposures in the glass manufacturing industry, Lyon, ISBN 92-832-1258-4, OCLC 29943893 (ang.).

[13] YuanY. Yan YuanY. i inni, Oxidative stress and apoptotic changes of rat cerebral cortical neurons exposed to cadmium in vitro, „Biomedical and environmental sciences: BES”, 25 (2), 2012, s. 172–181, DOI: 10.3967/0895-3988.2012.02.008, ISSN 0895-3988, PMID: 22998824 [dostęp 2017-02-14] .

[14] J. Ejnik, J. Robinson, J. Zhu, H. Försterling i inni. Folding pathway of apo-metallothionein induced by Zn2 , Cd2 and Co2 . „J Inorg Biochem”. 88 (2), s. 144–152, 2002. DOI: 10.1016/S0162-0134(01)00393-2. PMID: 11803035.

[15] T.T. Ngu, M.J. Stillman. Arsenic binding to human metallothionein. „J Am Chem Soc”. 128 (38), s. 12473–12483, 2006. DOI: 10.1021/ja062914c. PMID: 16984198.

[16] Alternatywnie do skandowców zalicza się często nie lutet i lorens, lecz lantan, aktyn oraz hipotetyczny unbiun.

[17] Budowa 8. okresu jest przedmiotem badań teoretycznych i dokładne umiejscowienie pierwiastków tego okresu w ramach układu okresowego jest niepewne.

[a]

[4]

[1]

[2]

[5]

[3]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[i]

[ii]