الكَدْمُيوم Cadmium، عنصر كيميائي وفلز ناعم يتراوح لونه بين الفضي والأبيض، يُستعمل في الطلاء وصنع السبائك، والرمز الكيميائي للكدميوم هوCd. والطبقة الإلكترونية ما قبل الخارجية في ذرته شبه مشبعة (18 إلكتروناً) في حين تحوي الطبقة الخارجية إلكترونين s مع إشباع المدارات الداخلية d، ويوجد في الفصيلةII Bّّ (أو2 ا) تحت الزنك في الجدول الدوري. ويوجد في جميع عشرة ملايين جزء من القشرة الأرضية حوالي خمسة أجزاء من الكدميوم فقط. والكَدْمُيوم شبيه بعنصر الزنك. وهويوجد مع معادن الزنك، ويمكن الحصول عليه بوصفه منتجاً جانبياً عند تكرير الزنك. واليابان هي المنتج الأول للكدميوم في العالم.

يشبه الكَدْمُيوم في سلوكه الكيمياوي عناصر المعادن القلوية الترابية: القلويات الترابية (العناصر ومركباتها) وخاصة المغنـزيوم Mg [ر]، فدرجة أكسدته +2، ولا يأخذ درجة أكسدة أعلى من ذلك بسبب ازدياد كمون التأين الثالث اللازم لإبعاد إلكترون d، كما حتى أكسيده قاسي الانحلال في الماء، ويشكل الكدميوم أملاحاً كثيرة تشبه أملاح المغنـزيوم من حيث البنية البلورية والهجريب، كما يشكل مركبات ألكيلية مماثلة للمركبات التي يشكلها المغنـزيوم. وفعاليته أضعف، كما هومتسقط، من المعادن القلوية الترابية إذ إذا نصف قطره أصغر وشحنة نواته أكبر.

الاستخدامات

البطاريات

تستخدم بطاريات النيكل-كدميوم وبطاريات الفضة-كادميوم، التي يمكن إعادة شحنها في الساعات والآلات الحاسبة، والكثير من المعدات الصغيرة.

استخدامات أخرى

تَستعمل الصناعاتُ الكدميوم في خلق السبائك ذات العائد السريع، ويستعمل كذلك غطاءً واقيا للفلزات الأخرى. وكثيراً مايستعمل الكدميوم بدلاً من الزنك في جلفنة الحديد والفولاذ (طليها بغطاء رقيق للحماية). ويوفر حماية طويلة المدى، ولكنها أقل نجاعة مما يوفره الزنك، إلا أنه يحتفظ بألوان أكثر إشراقاً لمدة أطول. وتستعمل قضبان الكادميوم في المفاعلات النووية للتحكم في التفاعلات النووية. لميله الكبير إلى التفاعل مع النيوترونات، إذ تستخدم قضبانه لتنظيم سير التفاعل النووي المتسلسل. كما يدخل في هجريب الكثير من السبائك. وتزيد إضافة الكدميوم إلى النحاس من متانة النحاس مع المحافظة على ناقليته الكهربائية العالية، فيستخدم في صناعة الأسلاك الكهربائية التي تتعرض للاحتكاك المستمر، كما حتى إضافته إلى سبيكة القصدير والرصاص المستعملة في خلق أحرف الطباعة تزيد من أمد استعمال هذه الأحرف. وتستعمل بعض مركبات الكادميوم، خاصة منها الكبريتيد، لصنع أصبغة معدنية.

الخصائص

العدد الذري للكدميوم 48، ووزنه الذري 112,41 وكثافته 8,65 جم/سم§ عند 20°م وينصهر الكادميوم عند 320,9°م، ويغلي عند 765°م. كتلته الحجمية 8.64غ/سم3، نصف قطره 1.56 أنگستروم، طاقة التبخر عند الدرجة 25 س تساوي 26.97 كيلوحريرة/مول. كمون التأين الأول (إلكترون فلط) 8.99، الثاني 16.905، الكمون النظامي (التحول إلى Cd2+) يساوي -0.403 فلط.

التاريخ

وقد اكتشف الكادميوم الألماني فريدريش شتروماير Friedrich Stromeyer عام 1817. إذ حصل على ثلاثة گرامات منه بإجراء عمليات كيمياوية معقدة على فلز كبريتيد الزنك المشوب بكبريتيد الكادميوم.

يختلف الكَدْمُيوم عن المعادن القلوية الترابية بصعوبة انحلال كبريتيده CdS، وبكون أكسيده ذا خواص أساسية أضعف، وبميله إلى تشكيل معقدات complexes خاصة معقدات نشادرية وسيانيدية. درجة انصهاره 320.9 ْ س ودرجة غليانه 767 ْ س منخفضتان ويعزى ذلك إلى بنيته الإلكترونية ((18+2) إلكتروناً) التي لا تساعد على تكوين رابطة معدن-معدن في الحالة الحرة.

التواجد

يشكل الكدميومخمسة ×10-4 من القشرة الأرضية وزناً. وهويرافق الزنك في البلند ZnS [ر. الزنك] بشكل كبريتيد الكدميوم لتشابههما الكبير. ويحصل عليه من هذا الفلز ناتجاً ثانوياً إذ يتقطّر قبل الزنك (درجة غليان الزنك 906 ْ س). يكون الكدميوم الحاصل على شكل بخار، يكثف فيما بعد وينقى بالتقطير. وبتنقية محلول كبريتات الزنك (الذي سيحلّل كهربائياً فيما بعد)قد يكون الكدميوم على شكل كبريتات ويرسَّب من المحلول بإضافة مسحوق الزنك إليه:

CdSO4 + Zn ZnSO4 +Cd

يذاب الكدميوم المرسب في حمض الكبريت H2SO4 ويحلّل كهربائياً بالطريقة السابقة نفسها، وتبلغ نقاوته 99.99%. وهومعدن لين يمكن بتره وطرقه وسحبه بسهولة، بنيته الإلكترونية [Kr] 4d10 5s2 حيث [Kr] تدل على البنية الإلكترونية للغاز الخامل الكربتون.

الاستخراج

الدور الحيوي

والكدميوم سام، وقد أصيب الكثير من الناس بالسقم إصابة حادة، أوتُوفوا مباشرة بعد حتى استنشقوا غبار الكدميوم أوأبخرة أكسيد الكدميوم. وإذا دخلت كميات صغيرة من الكدميوم جسم الإنسان على فترات طويلة، فقد تسبب الأذى للكلى أيضًا وتشوه العظام. ويخشى بعض الناس حتى تكون كميات سامة من الكدميوم قد لوثت البيئة نتيجة الاستعمال الصناعي للكدميوم على نطاق واسع.

خواصه الكيمياوية

يشبه الكدميوم الزنكَ في خواصه الكيمياوية، فهولا يتأثر بالأكسجين أوالهواء الجاف في الدرجة العادية من الحرارة. إلا أنه بالتسخين يحترق الكدميوم مكوِّناً CdO البني اللون. وهويتفاعل مع الكبريت بشدة إلا أنه يلزم التسخين لبدء التفاعل. أما مع الماء فهولا يفكِّك الماء مع أنه أشد كهرجابية من الهدروجين، والمرجح أنه يحدث بدء تفاعل يؤدي إلى تكوّن طبقة عازلة من الأكسيد تمنع استمرار التفاعل:

Cd + H2O CdO + H2

إلا أنه يتفاعل مع الحموض مطلقا ًالهدروجين، خاصة مع حمض الكبريت وحمض كلور الماء، وينحل في حمض الآزوت الذي يتفاعل معه كمؤكسِد. أكسيد الكدميوم البني اللون ذوخواص أساسية واضحة فهولا ينحل إلا في الحموض مكوناً أملاح الشاردة Cd2+. يحصل على الهدروكسيد Cd(OH)2 بإضافة هدروكسيد قلوي إلى محلول أحد أملاح الكدميوم، فيترسب بشكل كتلة هلامية بيضاء. وهويتميز، كالأكسيد الموافق، بصفات أساسية فقط. ويشكِّل مع النشادر مركباً معقداً ذواباً في الماء:

Cd(OH)2 + 4NH4 OH [Cd(NH3)4] (OH)2 + 4H2O

محاليل أملاح الكدميوم لا لون لها. الكبريتات والنترات جيدة الانحلال في الماء. أما أملاح الحموض اللاعضوية الضعيفة فصعبة الانحلال. إن أملاح هاليدات الشاردة Cd2+ ذات درجة تأين ضعيفة، بخلاف نترات وكبريتات الكدميوم التي تكاد تكون كاملة التأين في المحاليل. للكدميوم الكثير من المعقدات[ر: المعقَّد] مثل K2[CdCl4] وK2[(Cd(CN)4]. تستحضر ألكيلات الكدميوم CdR2 بتفاعل CdBr2 بروميد الكدميوم مع كواشف غرينيار مثل CH3MgBr في الإيتر، ومركبات الأريل بتفاعل CdBr2 مع أريلات الليثيوم في المحل نفسه. وثنائي ألكيلات الكدميوم أقل تطايراً وأقل فعالية من مركبات الزنك المماثلة.

السمية

يوجد معدن الكادميوم في قشرة الأرض، ودائماً ما يتواجد مع الزنك. لا يمكن تجنبه في الصناعة كمنتج ثانوى حتمى من مستخلصات الزنك والرصاص والنحاس. وقبل استخدامه في الصناعة، فقد ولج البيئة بشكل أساسى من خلال التربة لأنه تم اكتشافه في المبيدات الحشرية والسماد.

ودخول معدن الكادميوم لجسم الإنسانقد يكون من خلال الأطعمة، والأطعمة الغنية به تزيد من هجريزه في جسم الإنسان ومن أمثلة هذه الأطعمة الكبد، عش الغراب (المشرووم)، المحار، الكاكاو، الطحالب البحرية الجافة، بلح البحر.
يتعرض الشخص لمعدلات الكادميوم العالية من التدخين. فتدخين التبغ ينقل تأثير الكادميوم للرئة ومن ثَّم يقوم الدم بنقله لباقى أعضاء الجسم بتأثيراته السامة.

والضرر يأتى أيضاً من خلال حياة الإنسان بجوار أماكن النفايات المحتوية عليه أوبالقرب من المصانع التى تطلق الكادميوم فث الهواء، أوالأشخاص التى تعمل في مجال صناعة التعدين. عندما يتنفس الشخص كميات كبيرة من الكادميوم فهذا يعمل على تدمير الرئتين بشكل حاد يؤدى إلى وفاة الإنسان فيما بعد. ينتقل معدن الكادميوم أولاً إلى الكبد من خلال الدم، وهناك يتحد مع البروتينات ليكون مركبات معقدة تنتقل بدورها للكلى. يتراكم معدن الكادميوم في الكلى حيث يدمر وظائفها ويسبب خروج البروتينات الأساسية والسكريات من الجسم ومزيد من التلف في أنسجة الكلى ويستغرق هذا مدة طويلة من الزمن ليحدث جميع هذا الضمور في الكلى.

ومن الآثار السلبية على الصحة والمتسبب فيها معدن الكادميوم:

• الإسهال
• آلام المعدة
• القىء الحاد
• كسور العظام
• اضطرابات في الجهاز التناسلى وفى بعض الأحيان حدوث العقم
• ضمور في الجهاز العصبى المركزى
• ضمور في وظائف الجهاز المناعي بالجسم
• اضطرابات نفسية
• احتمالية الإصابة بضمور في الصفات الوراثية، أوالإصابة بسقم السرطان
• إصابة الإنسان بالتسمم الغذائى من معدن الكادميومقد يكون نادراً ويحدث بشكل أكبر من تلوث البيئة، أوالاستهلاك المزمن للأطعمة العالية بنسبة الكادميوم فيها

انظر أيضاً

• أصباغ الكادميوم
• Cadmium telluride

المصادر

• http://www.arab-ency.com/index.php?module=pnEncyclopedia&func=display_term&id=7569&vid=40 الموسوعة العربية]
• [1]

غدير زيزفون. "كادميوم". الموسوعة العربية.

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Cadmium.

• ATSDR Case Studies in Environmental Medicine: Cadmium Toxicity U.S. Department of Health and Human Services
• Agency for Toxic Substances and Disease Registry’s (ATSDR) Toxicological Profile for Cadmium
• European Union Risk Assessment Reports on Cadmium Metal and Cadmium Oxide
• IARC Monograph "Cadmium and Cadmium Compounds"
• National Pollutant Inventory - Cadmium and compounds
• Cadmium exposure pathfinder
• WebElements.com - Cadmium
• Warning Moose and Deer Liver
• National Institute for Occupational Safety and Health - Cadmium Page
• NLM Hazardous Substances Databank – Cadmium, Elemental