Kadmiyum

Kadmiyum (Cd)

H Periyodik tablo He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba   Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra   Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og  
  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr  


Temel özellikleri
Atom numarası 48
Element serisi Geçiş metalleri
Grup, periyot, blok 2, 4, d
Görünüş Metalik gri
Kadmiyum
Kütle numarası 112,411(2) g/mol
Elektron dizilimi Kr 5s2 4d10
Enerji seviyesi başına
Elektronlar
2, 8, 18, 18, 2
CAS kayıt numarası {{{CAS_kayıt_numarası}}}
Fiziksel Özellikleri
Maddenin hâli katı
Yoğunluk 8,65 g/cm³
Sıvı hâldeki yoğunluğu 7,996 g/cm³
Ergime noktası 594.22 °K
321,7 °C
Kaynama noktası 1040 K °K
767 °C
Ergime ısısı 6,21 kJ/mol
Buharlaşma ısısı 99,87 kJ/mol
Isı kapasitesi 26,020 J/(mol·K)
Atom özellikleri
Kristal yapısı Hacim merkezli kübik
Yükseltgenme seviyeleri 2, 3, 4, 6
Elektronegatifliği 1,83 Pauling ölçeği
İyonlaşma enerjisi 762,5 kJ/mol
Atom yarıçapı 140 pm
Atom yarıçapı (hes.) 156 pm
Kovalent yarıçapı 125 pm
Van der Waals yarıçapı ? pm
Diğer özellikleri
Elektrik direnci 96,1 nΩ·m (20°C'de)
Isıl iletkenlik 80,4 W/(m·K)
Isıl genleşme 11,8 µm/(m·K) (25°C'de)
Ses hızı 5120 m/s (20 °C'de)
Mohs sertliği 4,0
Vickers sertliği 608 MPa
Brinell sertliği 490 MPa

Kadmiyum, kimyasal simgesi Cd olan, gümüş beyazlığında, elektrik, seramik, pil ve akü sanayisinde kullanılan yumuşakça, kanserojen, toksik bir ağır metal element.[1] Kadmiyum, çinko bileşikleriyle beraber doğada kadmiyum sülfür olarak bulunur. Çinko, kurşun ve bakırın yan ürünü olarak üretilir.[1]

Kadmiyumun periyodik tablodaki yeri
Kadmiyum metali

ÜretimiDüzenle

Kadmiyum, çinko cevherlerinde yaygın olan katışık bir maddedir ve çoğunlukla çinko üretimi sırasında ayrılır. Çinko sülfat cevherlerinden elde edilen bazı çinko cevher konsantreleri %1.4'e kadar kadmiyum içerir.[2]

1970'lerde kadmiyum üretimi bir ton çinko başına 3 kg (6,5 pound) idi.[2]

2001 yılında British Geological tarafından yapılan bir araştırmaya göre, Çin dünya kadmiyum üretimin altıda birini üreterek dünya birincisi konumundadır. Güney Kore ve Japonya diğer önemli üreticilerindendir.[3]

Çinko sülfit cevherleri oksijen ile eritilir ve çinko sülfür okside dönüştürülür. Çinko metali, oksitin karbonla eritilmesiyle veya sülfürik asitte elektroliziyle üretilir. Çinko eritildiğinde kadmiyum, vakumlu damıtma yoluyla çinko metalden ayrılır veya elektroliz çözeltisinden kadmiyum sülfat çökeltilir.

Kullanım AlanlarıDüzenle

  • Endüstride;
  • Elektrolizle kaplama ve galvanizleme proseslerinde,

Galvanik kaplamaDüzenle

 
Kolloidal CdSe kuantum nokta'larından fotolüminesans'ın fotoğrafı ve temsili spektrumu

Küresel üretimin %6'sını tüketen kadmiyum elektro kaplama, çelik bileşenlerin korozyon’unu azaltmak için uçak endüstrisinde kullanılır.[4] Bu kaplama kromat tuzları ile pasifleştirilir.[5] Kadmiyum kaplamanın bir sınırlaması, elektrokaplama işleminden kaynaklanan yüksek mukavemetli çeliklerin hidrojen gevrekleşmesi'dir. Bu nedenle, 1300 MPa'nın (200 ksi) üzerinde çekme mukavemetine ısıl işlem uygulanmış çelik parçalar, alternatif bir yöntemle (özel az-gevrek kadmiyum elektrokaplama işlemleri veya fiziksel buhar biriktirme gibi) kaplanmalıdır.

Kadmiyum kaplı alet kalıntılarından titanyum gevrekliği, A-12/SR-71, U-2 ve titanyum kullanan müteakip uçak programlarında bu aletlerin (ve kadmiyum kirliliğini tespit etmek için rutin alet testinin uygulanması) yasaklanmasıyla sonuçlandı.[6]

PillerDüzenle

 
Ni-Cd piller

2009'da, kadmiyumun %86'sı pil'lerde, ağırlıklı olarak şarj edilebilir nikel-kadmiyum pil'lerde kullanıldı. Nikel-kadmiyum hücrelerin nominal hücre potansiyeli 1,2 V'dur. Hücre, bir pozitif nikel hidroksit elektrot ve bir alkalin elektrolit (potasyum hidroksit ile ayrılmış bir negatif kadmiyum elektrot plakasından oluşur.[7] Avrupa Birliği 2004 yılında bazı istisnalar dışında elektronikte kadmiyum için %0.01'lik bir sınır koydu,[8] ve 2006'da kadmiyum içeriği sınırını %0.002'ye indirdi.[9] Kadmiyum bazlı başka bir pil türü gümüş-kadmiyum pilidir.

  • Seramik ve cam yapımında kullanılır.
  • Nükleer santrallerde nötron tutucu olarak
  • Eski tüplü televizyonlarda sarı piksel olarak ve QLED TV'lerde kadmiyum sülfit olarak kullanılır.


Biyolojik RolüDüzenle

Kadmiyumun gelişmiş organizmalarda bilinen bir işlevi yoktur,[10] fakat bazı deniz diatomlarında kadmiyum bağlı karbonik anhidraz enzimi bulunmuştur.[11] Diatomlar çok düşük çinko konsantrasyonlarına sahip ortamlarda yaşarlar ve kadmiyum, normalde diğer anhidrazlarda çinko ile gerçekleştirilen işlevi yerine getirir. Bu X-ışını absorpsiyonu floresan spektroskopisi (XAFS) ile keşfedilmiştir.[11][12]

Kadmiyum insan sağlığını tehdit eden bir toksik elementtir. İnsanlarda 10-30 yıla varan yarılanma ömrüne sahip olması sebebiyle; böbrek, karaciğer ve akciğer gibi birçok organda birikmeye devam eder. [13] En yüksek kadmiyum konsantrasyonu insan böbreklerinden emilir ve ergenlik çağının sonuna kadar yaklaşık 30 mg kadmiyum solunur. Kadmiyumun insanlarda toksisitesi, potansiyel olarak kanser, kardiyovasküler hastalıklar ve osteoporoz risklerini etkileyebilecek ön araştırmalarla incelenmektedir.[14][15][16][17][18]

Ayrıca bakınızDüzenle

KaynakçaDüzenle

  1. ^ a b Ball, Philip (2004). The elements : a very short introduction. Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0192840998. 
  2. ^ a b Golberg, D. C. (1969). Trends in Usage of Cadmium: Report. US NRC/NAS/NAE. ss. 1-3. 
  3. ^ Hetherington, L. E. (2008). "Production of Cadmium". World Mineral Production 2002–06 (PDF). British Geological Survey. s. 15. 8 Kasım 2012 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Nisan 2012. 
  4. ^ Scoullos, Michael J.; Vonkeman, Gerrit H.; Thornton, Iain; Makuch, Zen (2001). Mercury, Cadmium, Lead: Handbook for Sustainable Heavy Metals Policy and Regulation. Springer. ISBN 978-1-4020-0224-3. 16 Ekim 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Ocak 2022. 
  5. ^ Smith, C.J.E.; Higgs, M.S.; Baldwin, K.R. (20 Nisan 1999). "Advances to Protective Coatings and their Application to Ageing Aircraft". RTO MP-25. 17 Mayıs 2011 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Mayıs 2011. 
  6. ^ "CIA – Breaking Through Technological Barriers – Finding The Right Metal (A-12 program)". 1 Ekim 2007. 11 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Ocak 2022. 
  7. ^ Krishnamurthy, N. (2 Temmuz 2013). Engg. Chemistry, 2/e. New York: PHI Learning Private Limited. ss. 82-83. ISBN 978-81-203-3666-7. 
  8. ^ "EUR-Lex - 32011L0065 - EN - EUR-Lex". eur-lex.europa.eu. 5 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Ocak 2022. 
  9. ^ "Arşivlenmiş kopya". 10 Ağustos 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Ocak 2022. 
  10. ^ Hogan, C. Michael (2010). Heavy metal. Encyclopedia of Earth. National Council for Science and the Environment. 11 Mayıs 2013[Tarih uyuşmuyor] tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. E. Monosson and C. Cleveland (eds.). Washington DC.
  11. ^ a b Lane, Todd W.; Saito, Mak A.; George, Graham N.; Pickering, Ingrid J.; Prince, Roger C.; Morel, François M. M. (2005). "A cadmium enzyme from a marine diatom" (PDF). Nature. 435 (42). s. 42. Bibcode:2005Natur.435...42L. doi:10.1038/435042a. PMID 15875011. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 14 Nisan 2018. 
  12. ^ Lane, Todd W.; Morel, F. M. (2000). "A biological function for cadmium in marine diatoms". Proc. Natl. Acad. Sci. 97 (9). ss. 4627-4631. Bibcode:2000PNAS...97.4627L. doi:10.1073/pnas.090091397. PMC 18283 $2. PMID 10781068. [ölü/kırık bağlantı]
  13. ^ "Bernard, A., Lauwerys, R. (1986). Effects of Cadmium Exposure in Humans. In: Foulkes, E.C. (eds) Cadmium. Handbook of Experimental Pharmacology, vol 80. Springer, Berlin, Heidelberg." 2 Haziran 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  14. ^ Perry, HM Jr.; Thind, G. S.; Perry, E. F. (1976). "The biology of cadmium". The Medical clinics of North America. 60 (4). ss. 759-69. PMID 775217. 
  15. ^ Luevano, J; Damodaran, C (2014). "A Review of Molecular Events of Cadmium-Induced Carcinogenesis". Journal of Environmental Pathology, Toxicology and Oncology. 33 (3). ss. 183-194. doi:10.1615/jenvironpatholtoxicoloncol.2014011075. PMC 4183964 $2. PMID 25272057. 
  16. ^ Rahim, F; Jalali, A; Tangestani, R (2013). "Breast cancer frequency and exposure to cadmium: A meta-analysis and systematic review" (PDF). Asian Pacific Journal of Cancer Prevention. 14 (7). ss. 4283-7. doi:10.7314/apjcp.2013.14.7.4283. PMID 23991990. 12 Şubat 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 14 Nisan 2018. 
  17. ^ Tellez-Plaza, M; Jones, M. R.; Dominguez-Lucas, A; Guallar, E; Navas-Acien, A (2013). "Cadmium Exposure and Clinical Cardiovascular Disease: A Systematic Review". Current Atherosclerosis Reports. 15 (10). ss. 10.1007/s11883-013-0356-2. doi:10.1007/s11883-013-0356-2. PMC 3858820 $2. PMID 23955722. 
  18. ^ James, K. A.; Meliker, J. R. (2013). "Environmental cadmium exposure and osteoporosis: A review". International Journal of Public Health. 58 (5). ss. 737-45. doi:10.1007/s00038-013-0488-8. PMID 23877535.