Кадмий представляет собой переходный металл 4-го периода с заполненной d-орбиталью и атомной массой 112.414 г/моль. Давайте сосредоточимся на использовании Cd в различных отраслях промышленности.
Cd является высшим родственным металлом цинка и пограничным металлическим элементом. Благодаря заполненной орбитали он не вступает в реакцию без определенных условий. Теперь мы обсудим использование кадмия в различных отраслях промышленности с подробным объяснением в следующей части статьи.
Металлическая батарея
- Кадмий использовался в батареях, преимущественно в перезаряжаемых никель-кадмиевых батареях.
- Никель-кадмиевые элементы имеют номинальный потенциал элемента 1.2 В. Элемент состоит из положительного электрода из гидроксида никеля и отрицательного кадмиевого электрода, разделенных пластиной. щелочнойэлектролит (гидроксид калия).
- Еще одним типом аккумуляторов на основе кадмия являются серебряно-кадмиевая батарея.
Сплавы
- Добавление минора(0.8–1.2%) количество кадмия в сплавах на основе меди повысит тепло- и электропроводность.
- В сплавах для электрических контактов на основе оксида серебра и кадмия используется от 10% до 15% кадмия или оксида кадмия для тяжелых электрических применений, таких как реле, переключатели и термостаты.
- Присутствие кадмия подавляет электрическую дугу и повышает устойчивость к электрической эрозии и переносу материала.
- Кадмий используется во многих видах припой и подшипниковых сплавов, потому что он имеет низкую коэффициент трения и сопротивление усталости.
- В некоторых из самых легкоплавких сплавы, Такие, как свататьсяdметалл используется кадмий.
Краситель и пигменты
- Различные соли кадмия используются в пигментах для красок, в том числе CdS. желтый пигмент быть самым распространенным.
- Селенид кадмия представляет собой красный пигмент, обычно называемый красным кадмием. Используется для художественной росписи. их растирают с маслами и связующими или смешивают с акварелью, гуашью, акрилом и другими составами красок и пигментов.
Солнечная батарея
- Теллурид кадмия (CdTe) и сульфид кадмия (CdS) используются в фотоэлектрических или солнечных элементах, которые преобразуют солнечный свет непосредственно в энергию.
- Фотоэлементы из сульфида кадмия используются в фотоэкспонометрах.
- Сульфид кадмия также использовался в качестве высокочувствительного фоторецептора в электрофотографических системах фотокопировальных устройств.
Спектроскопия
- Другие соединения кадмия, в том числе содержащие сульфид, вольфрамат, борат и силикат, необходимы для получения светоизлучающих люминофоров, активируемых электронными лучами.
- Теллурид кадмия и ртути используется в системах инфракрасного изображения, а другие селениды кадмия используются в тонкопленочных транзисторах для переключения приложений.
- Получение светоизлучающего кадмия, активируемого электронными пучками. Эти люминофоры используются в цветных дисплеях, рентгеновских приборах, люминесцентных циферблатах, люминесцентных лампах и электронно-лучевых трубках.
- Гелий-кадмиевые лазеры являются обычным источником синего или ультрафиолетового лазерного излучения. Лазеры на длинах волн 325, 354 и 442 нм изготавливаются из этого средний коэффициент усиления; Они особенно используются в флуоресцентная микроскопия а также различные лабораторные применения, требующие лазерного излучения на этих длинах волн.
- Селенид кадмия квантовые точки излучать ярко люминесценция при УФ-возбуждении (например, He-Cd лазер).
- Цвет этой люминесценции может быть зеленым, желтым или красным в зависимости от размера частиц. Коллоидные растворы этих частиц используются для визуализации биологических тканей, а растворы с флуоресцентный микроскоп.
Атомная промышленность
- Кадмий используется в регулирующих стержнях ядерных реакторов, действуя как очень эффективное нейтрон деактиватор для управления поток нейтронов in ядерное деление.
- Когда кадмиевые стержни вставляются в активную зону ядерного реактора, кадмий поглощает нейтроны, не позволяя им создавать дополнительные акты деления, тем самым контролируя уровень реактивности.
- Сплавы серебра, индия и кадмия используются в качестве регулирующих стержней в некоторых ядерных реакторах с водой под давлением, а листы кадмия используются для ядерной защиты из-за его высоких характеристик поглощения нейтронов.
электрохимия
- Кадмий используется в качестве гальванического покрытия, которое используется в авиационной промышленности для уменьшения коррозии стальных компонентов.
- Ограничением кадмирования является водородной хрупкости высокопрочных сталей гальваническим способом. Поэтому на стальные детали, нагретые до предела прочности свыше 1300 МПа, следует наносить специальные малохрупкие кадмиевые гальванопокрытия.
Полимерная промышленность
- Соли кадмия органических кислот также использовались в качестве катализаторов полимеризации при производстве широкого спектра органических соединений в качестве этилирующих агентов и противоизносных присадок.
- Диэтилкадмий является катализатором полимеризации для производства винилхлорида, винилацетата и метилметакрилата.
- Добавленный к тетрахлориду титана кадмий катализирует полимеризацию соответствующих мономеров с образованием полиэтилена и высококристаллического полипропилена, подходящего для нитей, текстиля, клеев и покрытий.
Electronics
- Кадмий используется в качестве полупроводника n-типа в нанотехнологиях из-за его пластичности и пластичности.
- CdSe используется в различных областях, таких как производство промышленных красок и аккумуляторов.
- HgCdTe детекторы чувствительны к средниминфракрасный света и используются в некоторых детекторах движения.
- Сульфид кадмия, селенид кадмия и теллурид кадмия используются в некоторых фотодетекторы и солнечные батареи.
Лабораторное использование
Камедетечение. Как с ним бороться
Получение кадмия
- В молекулярной биологии кадмий используется для блокировки потенциалзависимые кальциевые каналы от плавления ионов кальция.
- Кадмийселективные сенсоры на основе флуорофорТЕЛО были разработаны для визуализации и обнаружения кадмия в клетках.
Использование хлорида кадмия
CdCl2 или хлорид кадмия имеет структуру решетки CCP, состоящую из октаэдрической геометрии вокруг Cd 2+ ионы. Давайте сосредоточимся на некоторых областях применения хлорида кадмия.
Использование хлорида кадмия в различных отраслях промышленности перечислено ниже:
- Хлорид кадмия используется для получения сульфида кадмия, используемого в качестве «желтого кадмия», стабильного неорганического вещества ярко-желтого цвета. пигмент.
CdCl2 + Н2S → CdS + 2 HCl
- Безводный CdCl2 можно использовать для приготовления кадмийорганические соединения типа Р2Cd, где R представляет собой арил или первичный алкил. Когда-то они использовались в синтезе кетонов из ацилхлоридов.
- Хлорид кадмия используется для фотокопирования, окрашивания и гальваники.
Заключение
Кадмий представляет собой элемент d-блока, и он находит множество применений в разных отраслях промышленности. Но сейчас используются катализаторы на основе цинка, потому что они более реакционноспособны и экономичны.
Источник: ru.lambdageeks.com
Кадмий
Описание.
Кадмий (лат. Cadmium)- химический элемент II группы периодической системы Д.И.Менделеева, атомный номер 48, атомная масса 112.41, состоит из смеси 8 стабильных изотопов. Серебристо-белый мягкий металл с синеватым отливом, ковкий, тягучий, легкоплавкий (tплав. 321,1 = o С), плотность 8,65 г/см 3 (что позволяет отнести кадмий к тяжелым металлам). Химически подобен цинку, но менее активен.
Назван в 1817 г. немецким химиком Ф. Штромейером (Friedrich Stromeyer), впервые выделевшим его из примеси к окиси цинка. Отсюда и название — kadmeia по-гречески означает «нечистая цинковая руда». Подробнее об истории открытия — см. в книге Н.А.Фигуровского «Открытие элементов и происхождение их названий».
Благодаря своим физическим и химическим свойствам, кадмий нашел очень широкое применение в технике и промышленности (особенно, начиная с 50-х годов ХХ века). Основные сферы его использования: для антикоррозионного покрытия (т.н. кадмирования) черных металлов, особенно в тех случаях, когда имеется их контакт с морской водой, а также для производства никель-кадмиевых электрических аккумуляторов.
Кадмий входит в состав многих сплавов, как лекгоплавких (например, сплав Вуда (Wood’s metal) — 50% Bi, 25% Pb, 12.5% Sn, 12.5 % Cd), так и тугоплавких износостойких (например, с никелем). Кадмий используется в стержнях-замедлителях атомных реакторов, некоторые соединения кадмия обладают полупроводниковыми свойствами и т.д. Довольно долго кадмий применялся для изготовления красителей (пигментов) и в качестве стабилизатора при производстве пластмасс (в частности полихлорвинила), однако в настоящее время, в силу токсичности, в этих целях он практически не используется. Подробнее о многочисленных «профессиях» кадмия — читайте здесь.
Физиологическое значение.
Не смотря на то, что кадмий обнаруживается в организме практически у всех животных (у наземных в на уровне в среднем около 0.5 мг/кг веса, а у морских — от 0.15 до 3 мг/кг), его специфическое физиологическое значение достоверно не установлено. Известно, что кадмий влияет на углеводный обмен, на синтез в печени гиппуровой кислоты, на активность некоторых ферментов, а также на обмен в организме цинка, меди, железа и кальция. Некоторые исследования позволяют предполагать, что микроскопические количества кадмия в пище могут стимулировать рост у млекопитающихся. На основании такого рода фактов некоторые ученые относят кадмий к условно-эссенциальным микроэоементам (подробнее см. статью «Биогенная классификация химических элементов» в нашем «Дайджесте»).
Технология удаления из воды.
Кадмий достаточно эффективно удаляется из воды при известковом умягчении (более 98% при рН воды в диапазоне 8.5-11.3) и коагуляции (с помощью сульфата железа — более 90% при рН около 8, но только 30% при рН=7. Алюмо-коагулянты менее эффективны — степень удаления кадмия составляет порядка 50% при рН от 6.5 до 8.5). Оба эти метода достаточно широко применяются в муниципальной водоподготовке.
Очень эффективен ионный обмен. Стандартные катионообменные умягчители удаляют из воды 99% кадмия. Системы обратного осмоса гарантированно удаляют не менее 90% кадмия. Действенным методом является дистилляция.
Группа компаний WATER.RU
Россия, Московская область, Наро-Фоминский г.о., д. Мартемьяново, 194
Время работы: пн-чт 10:00-18:00, пт 10:00-16:00
Время работы склада: пн-чт 10:00-17:00, пт 10:00-15:00
Офис-склад в Мартемьяново:
пн-чт 10:00-17:00, пт 10:00-15:00
Источник: www.water.ru
Применение кадмия
Кадмий применяют главным образом для электролитического покрытия железа с целью предохранения его от коррозии, а также для производства сплавов и красок. Использование кадмия в отдельных отраслях промышленности можно характеризовать данными о структуре потребления его в США и Англии, странах, потребляющих наибольшее количество этого металла. В табл. 79 приведены сведения о потреблении кадмия в США и Англии.
Кадмий в качестве защитного покрытия обладает существенными преимуществами перед цинком и никелем. Детали, покрытые кадмием, обладают хорошей ковкостью, вследствие чего их можно формовать и штамповать. Покрытые кадмием детали легче свариваются, чем оцинкованные.
При повреждении поверхности изделия кадмиевые покрытия не отслаиваются, как это наблюдается с покрытиями из цинка или никеля.
По химической стойкости кадмиевые покрытия более стойки, чем цинковые в щелочных и солевых средах. Вследствие этого кадмиевые покрытия обладают большей защитной способностью, чем цинковые, при одинаковой и даже меньшей толщине слоя. Широкому внедрению кадмирования способствовало также и то, что кадмиевые покрытия получаются более красивыми по сравнению с цинковыми. Как правило, кадмий как предохранительное покрытие применяют для деталей, которые постоянно подвергаются сильной коррозии, но не воспринимают значительных механических усилий.
Основные области применения кадмиевых покрытий: 1) защита от коррозии металлических изделий, соприкасающихся с морской водой и подобными ей растворами, цинковые покрытия в этом случае совсем непригодны; 2) защита от коррозии деталей машин, работающих в закрытых помещениях с умеренной или сильной влажностью; 3) защита от коррозии электрических контактов.
Кадмиевые покрытия нельзя применять для защиты от коррозии в атмосфере, загрязненной SO2, для защиты от коррозионного действия бензина и масла и для защиты водопроводных труб, питательных резервуаров и предметов домашнего обихода из-за ядовитости соединений кадмия. Кадмиевые покрытия наносят не только гальваническим способом, но и термическим испарением в вакууме.
Большое количество кадмия используют в производстве сплавов: антифрикционных, легкоплавких, сплавов драгоценных металлов и др. (табл. 80). Антифрикционные сплавы содержат до 18% Cd. При введении кадмия в подшипниковые сплавы достигается низкий коэффициент трения при длительней эксплуатации. Сплавы, содержащие 98,3—98,5% Cd и различные количества никеля, серебра или меди, применяют обычно в двигателях внутреннего сгорания, работающих при высоких скоростях и температурах.
Наиболее распространены легкоплавкие сплавы кадмия со свинцом, оловом и висмутом, имеющие температуру плавления ниже точки кипения воды.
Эти сплавы используют для изготовления электрических предохранителей, пожарных сигнализаторов, пробок к автоматическим огнетушителям и к паровым котлам.
Из сплавов меди с кадмием изготовляют телефонные и трамвайные провода. Добавление около 1 % Cd увеличивает прочность медной проволоки почти вдвое при небольшом снижении электропроводности. Сплав медь — цирконий — кадмий употребляется в линиях высоковольтных передач и отличается еще более высокой прочностью и твердостью, чем меднокадмиевые сплавы.
Металлический кадмий используют для изготовления электродов к нормальным кадмиевым элементам Вестона и аккумуляторам. Аккумуляторы с кадмиевыми электродами имеют перед свинцовыми то преимущество, что могут быть нацело разряжены и в таком виде оставаться произвольно долгий срок, не теряя своих качеств. Особенно широко применяются кадмиеникелевые аккумуляторы. На всех американских спутниках аппаратура питалась от кадмиеникелевых батарей.
Кадмий употребляют в ювелирном деле в виде двойного сплава с золотом (зеленого цвета), тройного сплава с золотом и серебром и т. д. Кадмий придает различные оттенки изделиям из драгоценных металлов.
Металлический кадмий используют при сооружении атомных реакторов. Обладая большим сечением захвата, кадмий является хорошим поглотителем нейтронов, что позволяет применять его для контрольных стержней, регулирующих скорость атомной реакции.
Из солей кадмия наиболее широко применяются сернистый кадмий и сульфат кадмия. Сернистый кадмий используют в красильном деле. Он отличается высокой кроющей способностью и весьма устойчив к сероводороду, сернистому газу и другим атмосферным воздействиям. Сернистый кадмий в зависимости от условий осаждения получается разных оттенков: от лимонно-желтого до темнокрасного. Он входит в состав масляной и клеевой красок, применяется для резины, в текстильном и мыловаренном производстве.
С 1925 г. появился так называемый кадмопон — кадмиевый литопон, значительно более дешевый, чем сульфид кадмия, но достаточно яркий, чтобы служить краской. Кадмопон получают прибавлением сернистого бария к раствору сернокислого кадмия. При этом протекает реакция
CdSO4 + BaS = CdS + BaSO4.
Смесь солей содержит около 30% Co.
Сернокислый кадмий служит электролитом при электролитическом получении кадмия и исходным продуктом для получения сульфида кадмия и других кадмиевых соединений. Сульфат кадмия является также электролитом в нормальных элементах Вестона. В медицине сульфат кадмия используют при лечении некоторых болезней глаз.
Кадмий применяют в радиотехнике и электронике, особенно в качестве фотоэлементов. Соединения кадмия — теллуриды, селениды, сульфиды, являются перспективными полупроводниковыми материалами, применяемыми в фотоэлектрических приборах. Созданный английской компанией Миллард фотоэлемент из сернокислого кадмия обладает исключительно высокой чувствительностью, примерно в 20 тыс. раз большей, чем обычный фотоэмиссионный элемент.
Новая перспективная область применения кадмиевых соединений — химическая промышленность: поливиниловые пластики, выпускаемые в США, стабилизируются системами, в основе которых лежат бариевокадмиевые комплексы; кадмийорганические соединения получили применение как катализаторы для различных типов полимеризационных процессов и др.
Источник: ctcmetar.ru