ELEMENTDATEN
Position von Cadmium im PSE

Cadmium (OZ: 48)
2. Nebengruppe
Zinkgruppe
Normalzustand
Feststoff - Metall
relativ weich, dehnbar, silbrig-weiß
7440-43-9
48
112,411
4,35

148,9 pm
103 (+2) pm
141 pm
Konfiguration [Kr] 4d10 5s²
Oxidationszahlen 2
Ionisierungseng. 8,993
Dichte 8,64 g/cm³

1,69
1,5
4,33 eV

594.1 K
321 °C
1038.0 K
765 °C
Natürliche Isotope
Cd-106: 1,25% Cd-108: 0,89% Cd-110: 12,51% Cd-111: 12,22% (49 m)* Cd-112: 24,13% Cd-113: 12,22% ** Cd-114: 28,72% Cd-116: 7,47% *metastabil; ( ): HWZ des meta- stabilen Zustands **primordial
Entdeckung
1817
Stromeyer
Deutschland
relativ weiches, dehnbares, silbrig-weißes Metall

Cadmium

Symbol: Cd
Ordungszahl: 48

2. Nebengruppe (Zinkgruppe)

Namensbedeutung
Entdeckung
Vorkommen
Eigenschaften
Biologische Bedeutung
Isotope
Verwendung


Namensbedeutung

cadmia (grch.): Galmai; Zinkerz, das bereits den antiken Griechen bekannt war. Der Name wurde gewählt, weil das Element in diesem Mineral recht häufig auftritt. (engl.: cadmium)

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Entdeckung

Der deutsche Chemiker Friedrich Stromeyer fand das Element bei einer Apothekeninspektion 1817 als er Zinkcarbonat untersuchte. Beim Erhitzen färbte sich eine Substanz gelb, die sich später als Cadmiumoxid entpuppte. Ebenfalls bei einer solchen Inspektion fand der Deutsche Carl Hermann in Zinkpräparaten eine Substanz, die bei oberflächlicher Betrachtung Arsensulfid zu sein schien. Daraufhin stoppten die preußischen Behörden den Verkauf dieser Zinkpräparate. Hermann sah sich deshalb zu einer genaueren Untersuchung gezwungen und konnte nachweisen, daß es sich um das Sulfid einer bis dahin unbekannten Elements handeln mußte. So hatte er unabhängig von Stromeyer im selben Jahr Cadmium entdeckt.

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Vorkommen

In der Natur ist Cadmium häufig mit vergesellschaftet. Sein Anteil am Aufbau der Erdkruste wird mit 0,00003 Gewichtsprozent angegeben. Es ist somit seltener als Quecksilber. Nirgendwo kommt Cadmium gediegen vor. Die wichtigsten Cadmium-Mineralien sind: Greenockit bzw. Cadmiumblende, Monteponit, Otavit. Abbauwürdig ist keines dieser Mineralien. Im Meereswasser findet man größtenteils Cadmiumchlorid nicht-ionischer Form. Die durchschnittliche Cadmiumkonzentration liegt in den Weltmeeren bei 0,3 ppb. In Tiefen unter 1000 Metern können diese Werte allerdings erheblich überschritten werden.

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Eigenschaften

Cadmium ist ein relativ weiches, dehnbares, silbrig-weißes Metall. Es hat eine hexagonale Gitterstruktur. Die Härte des Metalls wird nach der Mohs'schen Skala mit 2,0 angegeben. An Luft ist das Schwermetall ziemlich beständig und verliert erst nach längerer Zeit seinen Glanz. Es ist wie die beiden anderen Elemente seiner Gruppe niedrigschmelzend und wird bereits bei 321°C flüssig. Salzsäure, Schwefelsäure und Alkalilaugen greifen Cadmium nicht an. Von Salpetersäure wird es oxidiert. Cadmium ist das 4d-Orbital vollständig besetzt, so daß nur die beiden 5s-Elektronen als Valenzelektronen zur Verfügung stehen. Dies hat zur Folge, daß Cadmium in Verbindungen fast ausschließlich die Oxidationsstufe +2 hat. Die wichtigsten Cadmium-Verbindungen sind Cadmiumchlorid, Cadmiumoxid, Cadmiumhydroxid, Cadmiumsulfat und Cadmiumsulfid.

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Biologische Bedeutung

Cadmium hat vermutlich für einige Organismen biologische Funktion, obwohl hierfür ein eindeutiger Nachweis bisher nicht erbracht werden konnte. So scheint es in äußerst geringen Konzentrationen für manche Säugetiere wie zum Beispiel Ratten essentiell zu sein. Für den Menschen ist das Schwermetall und alle seine Verbindungen giftig. Der MAK-Wert in Deutschland für Cadmium wurde mit 50 µg/m3 festgelegt. Der MAK-Wert für Cadmiumoxid im Feinstaub liegt bei 100 mg/m3. Cadmium ist darüber hinaus als krebserzeugend und erbgutschädigend eingestuft. Der Trinkwassergrenzwert wurde in Deutschland mit 6 ppb festgelegt, obwohl die WHO einen Wert nicht über 1 ppb empfiehlt. Hauptemittenten von Cadmium sind Müllverbrennungs- und Metallverhüttungsanlagen. Der Menschen nimmt Cadmium überwiegend aus der Nahrung und durch das Rauchen von Zigaretten auf. Die toxische Dosis liegt zwischen 3 und 330 Milligramm. Ein Gramm ist tödlich. Cadmium akkumuliert sich in der Leber und den Nieren. Die Giftigkeit wird durch die Hemmung wichtiger Enzymreaktionen bedingt.

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Isotope

Cadmium hat acht stabile Isotope. Von diesen sind Cd-112 (24,1%) und Cd-114 (28,7%) am häufigsten. Danach folgen Cd-110 (12,5%), Cd-111 (12,8%), Cd-113 (12,2%) und Cd-116 (7,5%). Eher unbedeutend sind Cd-106 (1,3%) und Cd-108 (0,9%). Insgesamt 20 Radionuklide sind bekannt, deren Halbwertszeiten zwischen 453 Tagen (Cd-109) und 0,5 Sekunden (Cd-126) liegen. In der Reaktortechnik ist das radioaktive Isotop Cd-113 wegen seines großen Absorptionsquerschnitts für thermische Neutronen von Bedeutung.

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Verwendung

Cadmium fällt überwiegend als Nebenprodukt der Zinkgewinnung an. Gegenwärtig werden weltweit jährlich zwischen 15.000 und 20.000 Tonnen gewonnen. Früher wurden Cadmiumverbindungen gerne wegen ihrer typischen gelben Farbe in Lacken als Pigment verwendet. So war das Gelb der Deutschen Bundespost noch in den frühen 80er Jahren Cadmiumgelb. Wegen ihrer Giftigkeit hat man inzwischen auf Cadmiumpigmente fast vollständig verzichtet. Zur Färbung von Kunststoffen und als Stabilisator wird Cadmiumsulfid aber immer noch eingesetzt. Große Bedeutung hat Cadmium auch als Korrosionsschutz von und Stahl, die durch sog. Vercadmung gegen Außeneinwirkung geschützt werden. Cadmium ist außerdem in zahlreichen Legierungen enthalten. Man findet es in Elektrogeräten und in Nickel-Cadmium-Batterien.




Rutherford Online - Lexikon der Elemente 2006
Elementbeschreibungen: Cadmium
http://www.uniterra.de/rutherford

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