Kadmium

Was ist Kadmium?

Kadmium ist ein metallisches Element mit der Elementnummer 48 und in der natürlichen Umwelt weit verbreitet, unter anderem in Mineralien und im Boden. Kadmium ist in der Erdkruste verteilt und wird durch natürliche Phänomene wie die Verwitterung von Gestein in die Umwelt freigesetzt, so dass natürlich vorkommendes Kadmium im Boden und im Wasser zu finden ist. Kadmium ist dem Zink chemisch ähnlich, kommt aber nicht allein, sondern zusammen mit Zinkmineralen, insbesondere Sphalerit (ZnS) und Zinkcarbonat (ZnCO3), vor. Verschiedene Lebensmittel und Gewässer enthalten Spuren von Kadmium, da es während des Wachstums von Pflanzen und Tieren aus dem Boden und dem Wasser aufgenommen wird.

Der Verzehr von Lebensmitteln mit hohen Kadmiumkonzentrationen über Jahre hinweg kann zu Nierenfunktionsstörungen führen.

Anwendungen von Kadmium

Kadmium ist ein Metall mit silbrig-weißem Glanz, das sehr dehnbar und leicht zu verarbeiten ist.

Als Metall wird es u. a. für Legierungen, die Galvanisierung von Eisen und anderen Metallen, Elektrodenplatten für Akkumulatoren, Steuerstäbe von Kernreaktoren, Lötzinn, Silberlot und Fernsehkathodenstrahlröhren verwendet. Als Verbindung wird Kadmiumgelb als Rohstoff für Pigmente verwendet, z. B. in Van Goghs Sonnenblumen.

Weitere Verwendungszwecke sind Katalysatoren, Batterien, Stabilisatoren für Vinylchloridharz und als Färbemittel für Keramiken.

Eigenschaften von Kadmium

Kadmium hat ein Atomgewicht von 112,411, einen Schmelzpunkt von 321 °C und einen Siedepunkt von 765 °C. Es hat ein spezifisches Gewicht von 8,65 bei 25 ºC und ist unlöslich in Wasser. In unverschmutztem Flusswasser soll es in einer Konzentration von 0,02-0,1 µg/L und in Meerwasser in einer Konzentration von 0,05-0,11 µg/L vorhanden sein.

Struktur von Kadmium

Die Kristallstruktur von Kadmium ist hexagonal.

Weitere Informationen über Kadmium

Verbindungen von Kadmium

Zu den Cadmiumverbindungen gehören:

Kadmiumoxid (CdO)
Ein brauner Feststoff mit einem Molekulargewicht von 128,41, einem spezifischen Gewicht von 8,15 und der CAS-Nummer 1306-19-0. Zu den Verwendungszwecken gehören Zusätze für Kadmium-Beschichtungsbäder, Pigmente, Katalysatoren und Alkalibatterien.

Kadmiumchlorid (CdCl2)
Fest, Molekulargewicht 183,32, Schmelzpunkt 568 °C, CAS-Nummer 10108-64-2. Es wird unter anderem zur Beschichtung und Katalyse verwendet.

Kadmiumsulfat (CdSO4)
Ein weißer Feststoff mit einem Molekulargewicht von 209,47, einem spezifischen Gewicht von 4,691, einem Schmelzpunkt von 1000 °C und einer CAS-Nummer von 10124-36-4. Zu den Anwendungen gehören analytische Reagenzien und Kadmium-Batterien.

Kadmiumsulfid (CdS)
Gelber Feststoff mit einem Molekulargewicht von 144,48 und der CAS-Nummer 1306-23-6. Er ist bekannt als das Pigment Kadmiumgelb.

Kadmiumtellurid (CdTe)
Ein schwarzer Feststoff mit einem Molekulargewicht von 240,00, einem spezifischen Gewicht von 6,2, einem Schmelzpunkt von 1041 °C und einer CAS-Nummer von 1306-25-8. Er wird in Solarzellen verwendet.

Kadmiumselenid (CdSe)
Ein schwarzer Feststoff mit einem Molekulargewicht von 191,37, einem spezifischen Gewicht von 5,81 und einer CAS-Nummer von 1306-24-7. Er wird unter anderem für Pigmente verwendet.

Verfahren zur Herstellung von Kadmium

1. Die allgemeine Herstellung von Kadmium erfolgt in folgenden Schritten:
2. Die Gaswaschflüssigkeit, die in der Ausschlussvorrichtung beim Sintern von Zink und Blei entsteht, wird mit Hilfe eines Verdickers oder Ähnlichem von der Fest-Flüssig-Fraktion getrennt.
3. Der dabei entstehende Überlauf wird mit einem Ionenaustauscherharz in Kontakt gebracht, um das Kadmium zu konzentrieren und eine regenerierte kadmiumhaltige Lösung zu erhalten.
4. Die regenerierte Flüssigkeit wird mit Natriumcarbonat o. ä. neutralisiert und die Feststoffe werden getrennt, um Kadmium als Kadmiumcarbonat zu gewinnen.
5. Nach dem Auflösen des Kadmiumcarbonats mit Schwefelsäure und dem Entfernen der unlöslichen Bestandteile werden Rohkadmium und elektrolytisches Zink in die Kadmiumsulfatlösung gegeben, um durch eine Zementierungsreaktion Schwammkadmium zu erhalten.
6. Der Kadmiumschwamm wird aufgelöst, um Rohkadmium zu erhalten, das anschließend destilliert wird, um destilliertes Kadmium zu erhalten.

Gesundheitliche Auswirkungen von Kadmium

Die tödliche orale Dosis von Kadmium für den Menschen wird auf 350 bis 3500 mg geschätzt. Eine chronische Vergiftung mit Kadmium wird als Hauptursache für die Itai-itai-Krankheit angesehen, die zu Osteomalazie führt. Hinsichtlich der Karzinogenität stuft die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) Cadmium in ihrer Klassifizierung als 2A (sehr wahrscheinlich krebserregend für den Menschen) ein.