طريقة استخلاص الزنك والكادميوم من المحاليل المائية للكهارل. طريقة لفصل الزنك والكادميوم قائمة الأطروحات الموصى بها

وصف اختراع اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (23) لجنة الدولة لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ذات الأولوية للاختراعات والاكتشافات (72) المخترعون أيه آي خولكين ، ج. . معهد أندريفسكي الحكومي للبحوث والتصميم للمعادن غير الحديدية fGidrotsvetmet ومعهد الكيمياء العضوية ، فرع سيبيريا لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (54). تستخدم لفصل الزنك و 5 كادميوم لتنقية كبريتات الزنك. المحاليل وكذلك للحصول على أملاح الزنك والكادميوم عالية النقاء.تعرف طريقة لفصل الزنك والكادميوم عن محاليل الكبريتات 10 عن طريق الاستخلاص متعدد المراحل بمحلول أملاح الهالوجين لقواعد الأمونيوم الرباعية H 4 IH ، حيث X هي هاليد ، أيون ، في مذيب عضوي. تتم إعادة استخلاص الكادميوم من المرحلة العضوية الخامسة عشر مع زيادة محلول مائي من كربنات الأمونيوم مع تكوين راسب صلب من فائض كربونات الكادميوم لإعادة استخلاص الكادميوم والمرحلة العضوية. أملاح قواعد الأمونيوم الرباعية. جوهر الطريقة على النحو التالي. من محاليل كبريتات الزنك ، يتم استخلاص الكادميوم بشكل انتقائي بمحلول ملح الأمونيوم الرباعي من حمض الديالديثيوفوسفوريك. (H 4 KA) في مذيب عضوي ، على سبيل المثال نزول ، زيلين ، كيروسين ، 2-إيثيل هكسانول ، رباعي كلورو إيثيلين ، إلخ. كمستخلص ، يتم استخدام ملح الأمونيوم الرباعي من حمض الديال ألكيلديثيوفوسفوريك ، على سبيل المثال ، رباعي أوكتيل أمونيوم ثنائي- (2-إيثيل هكسيل) ثنائي فوسفات (TOAF- إيثيل إيثيل) ، 2-ethylhexyl) dithiophosphate (TABAF) وغيرها. يمكن الحصول على المستخلص بسهولة عن طريق خلط حمض الديالكيديثيوفوسفوريك - HA (على سبيل المثال ، حمض ثنائي (2 إيثيل هكسيل) ديثيوفوسفوريك) مع رباعي ألكيل (أريل) ملح الأمونيوم للحمض المعدني (على سبيل المثال ، رباعي أوكتيل الأمونيوم) البروميد - في IVg ، ثلاثة كلوريد alkylbenzylammonium - في IP 1 ، ميثيل تجربة كبريتات الأمونيوم - (I) BO 4) في نسبة متكافئة في مذيب عضوي ، يتم غسل الحمض المعدني الناتج من الطور العضوي بالماء ، بعد الغسيل ، الطور العضوي عبارة عن محلول من B IA في مذيب عضوي (حيث A هو أنيون عضوي مناسب لاستخراج الكادميوم) ، أثناء استخلاص الكادميوم من محاليل الكبريتات ، يحدث تكوين ثنائي فوسفات الكادميوم والكبريتات الرباعية. o قاعدة الأمونيوم ، الموزعة في الطور العضوي (ca) (eo e ، + 2 (k 4 YA (u 50 (cdA 1 ، (1) 4 3 حيث (c) و (o) - المؤشرات ، تدل على المائي والعضوية مراحل ، على التوالي ، يتم استخراج الكادميوم في شكل ديالكيديثيوفوسفات الكادميوم. يبقى الزنك عمليا في مرحلة الماء. يساهم التركيز العالي من أيون الكبريتات في محلول مائي ناتج عن كبريتات الزنك في الحصول على معاملات توزيع عالية للكادميوم (انظر 1) وهي صغيرة جدًا (سم ، 1) ، وبالتالي يمكن استخلاص الكادميوم من محاليل كبريتات الزنك بدون استهلاك الكواشف غير العضوية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إعادة استخلاص الكادميوم من الطور العضوي بمحلول قلوي (في هذه الحالة ، رواسب هيدروكسيد الكادميوم) أو بمحلول أمونيا (في هذه الحالة ، من الممكن الحصول على محاليل مركزة تحتوي على مجمعات الأمونيا من الكادميوم ) أ والعودة إلى مرحلة الاستخلاص.أثناء استخلاص الكادميوم من محاليل الزنك بمساعدة B ، IA ، عدد من الشوائب الموجبة (النحاس ، الرصاص ، الأنتيمون ، الزرنيخ ، إلخ) والشوائب الأيونية (الكلوريد ، الفلورايد ، أيونات النترات) في وقت واحد ، والتي يجب عزلها قبل إدخال محلول الزنك إلى التحليل الكهربائي. مثال 1 ، يتم استخلاص الكادميوم من محلول كبريتات يحتوي على 4.45 جم / لتر Cd ، 54 جم / لتر En ، 0.5 مولار من محلول ثنائي- (2-إيثيل هكسيل) فوسفات رباعي أوكسيل الأمونيوم في البنزين ، نسبة حجم الطور 1: 1 ، وقت التحريك 30 دقيقة ، الموجود: في الطور العضوي 2.52 جم / لتر 1 ؛ 0.0028 جم / لتر En ، في المرحلة المائية 1.93 جم / لتر Sb ؛ 53.6 جم / لتر En ، D a \ u003d 1.301 D - 52 10 f ca (x -25 f 10 f-5P مثال 2 ، يتم استخراج الكادميوم من محلول كبريتات يحتوي على 4.97 جم / لتر Cs 1 ، 64 جم / لتر En ، في وجود 20 جم / لتر HBO 4 O ، 35 م من محلول TOAF في البنزين الموجود: في الطور العضوي 3.83 جم / لتر Cd ؛ 0.0355 جم / لتر En) في المرحلة المائية 1.14 جم / لتر Cy ؛ 63.6 جم / لتر أون ؛ Dsa = 3 ، Zb ؛ D - - 0.56 x4 O1 (Ca (1 p - b، 0 f 10 Z، EXAMPLE 3. يتم استخلاص الكادميوم من محلول كبريتات يحتوي على 4.75 جم / لتر Sd ، 59 جم / لتر En ، 20 جم / لتر HBO 4 ، 0.5 محلول M لـ TOAF2 في البنزين ، الموجود ، في المرحلة العضوية 4.63 جم / لتر Cd ، 0.015 جم / لتر 2 ن ؛ في المرحلة المائية 0.119 جم / لتر Cd ، 59.0 جم / لتر ؛ D a \ u003d 390 D 2 \ u003d 2 جم 5110 PCa (y \ u003d \ u003d 1.6 105 ؛ استخراج الكادميوم لخطوة واحدة هو 97.5. مثال 4. يتم استخلاص الكادميوم من محلول كبريتات يحتوي على 4.75 جم / لتر Cc 1 ، 55 جم / لتر En ، 20 جم / لتر 25 NBO ، في وجود أيونات الكلوريد (4.5 جم / لتر) مع محلول 0.5 م من TOAF في البنزين ، الموجود: في المرحلة العضوية 4.75 جم / لتر Cd ، 1.16 جم / لتر En ؛ 3.42 جم / لتر C 1 ؛ في المرحلة المائية 53.5 جم / لتر 3 0 En ، "1.06 جم / لتر C 1 ، لم يتم الكشف عن الكادميوم ((0001 جم / لتر) ؛ Dsa) 5 10D \ u003d 2.2 10 ؛ (Ca (7 p) 2 10 ، استخراج الكادميوم في المرحلة الأولى) 99.98 ، استخراج الكلور 76. PRI me R 5 في ظل ظروف مشابهة للمثال 4 ، يتم استخلاص الكادميوم من محلول يحتوي على أيون نترات إضافي (6 جم / لتر). وجدت؛ في المرحلة العضوية 4.75 جم / لتر ؛ 2.62 جم / لتر أون ؛ في المرحلة المائية 4053.0 جم / لتر En ، لم يتم الكشف عن الكادميوم ؛ Dsa) 5 10 ؛ D = 4.9 101 ca (n) 110 استخلاص الكادميوم في مرحلة واحدة 99.98 تسمح هذه الطريقة بتقليل 45 من استهلاك الكواشف (من حيث المبدأ ، يمكن أن تكون عملية التجريد بدون كاشف) يتم الجمع بين عمليتي نزع الكادميوم وتجديد المستخلص. يحقق قيم 110 وما فوق مقارنة بالاستخراج باليود لقواعد المناعي الرباعية ca (ن حتى 10 1) ، ويزيد استخراج 5 كادميوم () 99.98 في مرحلة واحدة من الاستخراج ، ويمكن تنفيذ العملية في واحدة المرحلة بدلاً من المرحلة الأولى ، بالإضافة إلى ذلك ، يزداد عمق تنقية محلول الزنك.فصل الزنك والكادميوم عن محاليل الكبريتات عن طريق الاستخلاص 730851 بواسطة محرر L. Sitnova O. Kolesnikova Tekhred N.، Baburka Proofreader G. أمر نازاروفا 1462/14 طبعة 694 اشتراك TsNIIPI من لجنة ولاية الاتحاد السوفياتي للاختراعات والاكتشافات د ، 4/5 فرع براءات اختراع PPP ، أوزجورود ، شارع Projectnaya ، 4 أملاح وقواعد الأمونيوم الرباعية في مادة مخففة عضوية ، o.t.l. المعلومات المأخوذة في الاعتبار في الفحص 1 ، براءة الاختراع الأمريكية رقم 3258307 ، cl. 23-61 ، 1966.

طلب

2534718, 19.10.1977

معهد أبحاث وتصميم الدولة للهيدروميتالورجيا للمعادن غير الحديدية "GIDROTSVETMET" ، معهد الكيمياء غير العضوية SB في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية

أناتولي إيفانوفيتش خولكين ، وجينادي ليونيدوفيتش باشكوف ، ونيكولاي إيفانوفيتش أنتيبوف ، وجينادي ميخائيلوفيتش جريشين ، وناديجدا كونستانتينوفنا كاليش ، ولودميلا ياكوفليفنا سافكينا ، وفياتشيسلاف نيكولايفيتش أندريفسكي

IPC / العلامات

كود الارتباط

طريقة فصل الزنك والكادميوم

براءات الاختراع ذات الصلة

أن يصاب بالجفاف. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تنفيذ طريقة تزويد المحلول من خلال فوهة موجودة فوق طبقة الغليان وتنفيذ عملية تجفيف المحلول في مرحلة واحدة دون إعادة المنتج المنفذ بواسطة الغازات إلى الطبقة. هذا يحقق تكثيفًا كبيرًا للعملية وكفاءة حرارية عالية. (80 حوالي 7) بسبب انخفاض تكاليف الطاقة ، يتم الحصول على المنتج في شكل حبيبات ذات جودة متزايدة بسبب انخفاض محتوى ماء التبلور.يظهر الرسم جهاز KS (منظر عام) لتجفيف محاليل كبريتات الزنك .. عن طريق إطعامهم في سرير مميَّع ، يختلف عن حقيقة أنه ، لهذا الغرض ...

استهلاك كاشف باهظ الثمن لتحقيق الجودة المطلوبة لتنقية المحلول. والغرض من الاختراع هو تحسين جودة تنقية المحلول وتقليل استهلاك الكاشف. ويتحقق ذلك باستخدام مركز الأنتيمون كمضاف منشط ، على سبيل المثال ، منتج وسيط للتكرير القلوي للرصاص الخام. م ه ص. خذ محلول كبريتات الزنك الأولي 130 جم / لتر زنك 1.0 جم / لتر 0.15 جم / لتر كوبالت ، 0.12 جم / لتر مركز الأنتيمون ثلاثي أكسيد الأنتيمون ملح شليبف 0.2 15.8 3.9 28.7 8.7 خليط ميكانيكي من أكاسيد الأنتيمون والرصاص والزرنيخ والقصدير ، مماثل في التكوين لتركيز الأنتيمون 5.4 0.6 جمعه V.Gutin Editor S. Surkova TekhredM. Kelemesh Proofreader S ، أمر Patrusheva 3610/18 ، تداول 726 موقع TsNIIPI ...

كبوتاسيوم ، يتم خلط الخليط الجاف جيدًا ونقله من كوب خزفي إلى أنبوب اختبار كوارتز. يتم تسخين هذا الأنبوب مع الخليط على موقد غاز إلى درجة حرارة من 500 - 550 درجة مئوية لمدة 10 - 15 دقيقة. يذوب الخليط المحترق في ماء مقطر محمض ببضع قطرات من 10٪ HC 1 ويتم ترشيحه من خلال مرشح كثيف إلى دورق حجمي سعة 250 مل ، ويتم غسل بقايا المرشح بشكل متكرر بالماء المقطر حتى الوصول إلى الحجم المحدد من المرشح. يتم تمرير جزء من المرشح (حوالي 50 مل) من خلال راتينج التبادل الأيوني ، ويوصى باستخدام الدرجات Ku - 2 أو Ku - 2-8 ، المشبعة بأيون الهيدروجين. من هذا المرشح ، المحرر من الكاتيونات ، خذ 5 أو 10 مل ، ضعه في كوب ، أضف ...

في عام 1968 ظهر مقال في مجلة مشهورة بعنوان "الكادميوم والقلب". وقالت إن الدكتور كارول ، مسؤول الصحة العامة في الولايات المتحدة ، اكتشف علاقة بين الكادميوم الجوي والوفيات الناجمة عن أمراض القلب والأوعية الدموية. إذا كان محتوى الكادميوم في الهواء في المدينة أ أعلى منه في المدينة ب ، فإن نوى المدينة أ تموت في وقت أبكر مما لو كانت تعيش في المدينة ب. توصل كارول إلى هذا الاستنتاج بعد تحليل بيانات 28 مدينة. بالمناسبة ، في المجموعة أ كانت هناك مراكز مثل نيويورك وشيكاغو وفيلادلفيا ...
لذا مرة أخرى تم اتهامهم بتسميم عنصر تم فتحه في زجاجة صيدلية!

عنصر زجاجة دوائية

من غير المحتمل أن يكون أي من صيادلة ماغديبورغ قد نطق بالعبارة الشهيرة لرئيس البلدية: "لقد دعوتكم ، أيها السادة ، لأخبركم بأخبار غير سارة" ، لكن كان لديهم سمة مشتركة معه: لقد كانوا خائفين من المدقق.
تميز طبيب المنطقة رولوف بمزاج حاد. لذلك ، في عام 1817 ، أمر بسحب جميع المستحضرات التي تحتوي على أكسيد الزنك المنتج في مصنع Herman's Shenebek من البيع. بظهور المستحضرات اشتبه في وجود زرنيخ في أكسيد الزنك! (لا يزال أكسيد الزنك يستخدم لأمراض الجلد ؛ فالمراهم والمساحيق والمستحلبات تصنع منه.)
لإثبات حالته ، قام المدقق الصارم بإذابة الأكسيد المشتبه به في الحمض ومرر كبريتيد الهيدروجين من خلال هذا المحلول: سقط راسب أصفر. كبريتيدات الزرنيخ صفراء فقط!

بدأ صاحب المصنع في تحدي قرار رولوف. كان هو نفسه كيميائيًا ، وبعد أن قام بتحليل عينات المنتج شخصيًا ، لم يجد أي زرنيخ فيها. قام بإبلاغ نتائج التحليل إلى Rolov ، وفي نفس الوقت إلى سلطات أرض هانوفر. طلبت السلطات بالطبع عينات لإرسالها لتحليلها إلى أحد الكيميائيين ذوي السمعة الطيبة. تقرر أن يكون القاضي في النزاع بين رولوف وهيرمان الأستاذ فريدريش سترومير ، الذي كان منذ عام 1802 رئيس قسم الكيمياء في جامعة غوتنغن ومنصب المفتش العام لجميع صيدليات هانوفر.
تم إرسال سترومير ليس فقط أكسيد الزنك ، ولكن أيضًا مستحضرات الزنك الأخرى من مصنع هيرمان ، بما في ذلك ZnC0 3 ، الذي تم الحصول على هذا الأكسيد منه. بعد كربونات الزنك المكلسة ، حصل Strohmeyer على أكسيد ، لكن ليس أبيض ، كما كان ينبغي أن يكون ، لكنه مصفر. أوضح صاحب المصنع التلوين بشوائب من الحديد ، لكن سترومير لم يكتف بهذا التفسير. بعد أن اشترى المزيد من مستحضرات الزنك ، قام بتحليل كامل لها وبدون صعوبة كبيرة عزل العنصر الذي تسبب في الاصفرار. قال التحليل إنه لم يكن زرنيخًا (كما ادعى رولوف) ، لكن ليس من الحديد (كما ادعى هيرمان).

فريدريش ستروميير (1776-1835)

لقد كان معدنًا جديدًا ، لم يكن معروفًا من قبل ، يشبه إلى حد بعيد الزنك من الناحية الكيميائية. فقط هيدروكسيده ، على عكس Zn (OH) 2 ، لم يكن مذبذبًا ، ولكنه كان له خصائص أساسية واضحة.
في شكله الحر ، كان العنصر الجديد معدنًا أبيض ، ناعمًا وليس قويًا جدًا ، مغطى بطبقة أكسيد بنية اللون في الأعلى. أطلق سترومير على هذا المعدن اسم الكادميوم ، في إشارة واضحة إلى أصله "الزنك": الكلمة اليونانية تدل منذ فترة طويلة على خامات الزنك وأكسيد الزنك.
في عام 1818 ، نشر ستروميير معلومات مفصلة عن العنصر الكيميائي الجديد ، وعلى الفور تقريبًا بدأت أولويته تتعدى. كان أول من تحدث هو رولوف نفسه ، الذي كان يعتقد في السابق أن هناك زرنيخًا في الاستعدادات من المصنع الألماني. بعد فترة وجيزة من سترومير ، اكتشف كيميائي ألماني آخر ، كرستين ، عنصرًا جديدًا في خام الزنك السليزي وأطلق عليه اسم ميلين (من الكلمة اللاتينية mellinus ، "الأصفر مثل السفرجل") بسبب لون المادة المترسبة الناتجة عن عمل كبريتيد الهيدروجين. ولكن تم اكتشافه بالفعل من قبل Strohmeyer الكادميوم. في وقت لاحق ، تم اقتراح اسمين آخرين لهذا العنصر: klaprotium - على شرف الكيميائي الشهير Martin Klaproth و junonium - بعد اكتشاف الكويكب Juno في عام 1804. لكن الاسم الذي أطلقه مكتشفه على العنصر قد تم تحديده. صحيح ، في الأدب الكيميائي الروسي في النصف الأول من القرن التاسع عشر. كان يطلق على الكادميوم في كثير من الأحيان الكادميوم.

سبعة ألوان من قوس قزح

ربما كان كبريتيد الكادميوم CdS هو المركب الأول للعنصر رقم 48 الذي كانت الصناعة مهتمة به. الكادميوم عبارة عن بلورات مكعبة أو سداسية بكثافة 4.8 جم / سم 3. لونها من الأصفر الفاتح إلى البرتقالي والأحمر (حسب طريقة التحضير). هذا الكبريتيد غير قابل للذوبان عمليًا في الماء ؛ كما أنه مقاوم لعمل المحاليل القلوية ومعظم الأحماض. والحصول على CdS بسيط للغاية: يكفي تمرير كبريتيد الهيدروجين ، كما فعل سترومير ورولوف ، من خلال محلول محمض يحتوي على أيونات الكادميوم 2+. يمكن أيضًا الحصول عليها في تفاعل تبادل بين ملح كادميوم قابل للذوبان ، مثل CdSO 4 ، وأي كبريتيد قابل للذوبان.
CdS هو صبغة معدنية مهمة. كان يطلق عليه اسم الكادميوم الأصفر. إليكم ما كتبوه عن الكادميوم الأصفر في "الموسوعة التقنية" الروسية الأولى ، التي نُشرت في بداية القرن العشرين.
يتم الحصول على درجات اللون الأصفر الفاتح ، بدءًا من الأصفر الليموني ، من المحاليل النقية ذات الحمضية الضعيفة والمحايدة من كبريتات الكادميوم ، وعندما يترسب كبريتيد الكادميوم بمحلول كبريتيد الصوديوم ، يتم الحصول على درجات صفراء داكنة. يلعب وجود شوائب معدنية أخرى في المحلول دورًا مهمًا في إنتاج أصفر الكادميوم ، مثل الزنك. إذا كان الأخير موجودًا مع الكادميوم في المحلول ، فعند هطول الأمطار يتم الحصول على لون أصفر غائم مع صبغة بيضاء ... بطريقة أو بأخرى ، يمكن الحصول على ستة درجات من الأصفر الكادميوم ، تتراوح من الأصفر الليموني إلى البرتقالي .. هذا الطلاء في شكله النهائي له لون أصفر لامع جميل جدا. إنه ثابت تمامًا للقلويات والأحماض الضعيفة ، وهو غير حساس تمامًا لكبريتيد الهيدروجين ؛ لذلك فهو جاف ممزوج مع مادة Ultramarine وينتج صبغة خضراء ناعمة تسمى الكادميوم الأخضر في التجارة.
عند مزجه بزيت التجفيف ، يصبح مثل الطلاء الزيتي في الطلاء ؛ غير شفاف للغاية ، ولكن نظرًا لارتفاع سعر السوق ، فإنه يستخدم بشكل أساسي في الرسم كطلاء زيتي أو مائي ، ولكن أيضًا للطباعة. نظرا لمقاومته الكبيرة للحريق ، فإنه يستخدم للرسم على الخزف.
يبقى فقط أن نضيف أنه بعد ذلك أصبح أصفر الكادميوم يستخدم على نطاق واسع "في أعمال الطلاء". على وجه الخصوص ، تم طلاء سيارات الركاب به ، لأنه ، من بين مزايا أخرى ، قاوم هذا الطلاء دخان القاطرة جيدًا. كصبغة ، تم استخدام كبريتيد الكادميوم أيضًا في صناعات النسيج والصابون.

لكن في السنوات الأخيرة ، كانت الصناعة تستخدم كبريتيد الكادميوم النقي أقل وأقل - فهي لا تزال باهظة الثمن. يتم استبداله بمواد أرخص - الكادموبون والزنك والكادميوم الليثوبون.
يعد رد الفعل للحصول على الكادموبون مثالًا كلاسيكيًا على تكوين رواسب في نفس الوقت ، عندما لا يبقى شيء عمليًا في المحلول باستثناء الماء:
CdSO 4 4- BaS (كلا الأملاح قابل للذوبان في الماء) _ * CdS J + BaS04 J.
الكادموبون هو خليط من كبريتيد الكادميوم وكبريتات الباريوم. يعتمد التركيب الكمي لهذا الخليط على تركيز المحاليل. من السهل تغيير التركيبة ، وبالتالي لون الصبغة.
يحتوي ليثوبون الكادميوم والزنك أيضًا على كبريتيد الزنك. في تصنيع هذه الصبغة ، تترسب ثلاثة أملاح في وقت واحد. لون الليثوبون كريم أو عاجي.
كما رأينا بالفعل ، يمكن تلوين الأشياء الملموسة بكبريتيد الكادميوم بثلاثة ألوان: البرتقالي والأخضر (أخضر الكادميوم) وجميع درجات اللون الأصفر ، لكن كبريتيد الكادميوم يعطي اللهب لونًا مختلفًا - أزرق. هذه الخاصية تستخدم في الألعاب النارية.
لذلك ، مع تركيبة واحدة فقط من العنصر 48 ، يمكنك الحصول على أربعة ألوان من ألوان قوس قزح السبعة. فقط الأحمر والأزرق والأرجواني تبقى. يمكن تحقيق اللون الأزرق أو البنفسجي للشعلة من خلال استكمال توهج كبريتيد الكادميوم بإضافات نارية معينة - وهذا لن يكون صعبًا على فني الألعاب النارية المتمرس.
ويمكن الحصول على اللون الأحمر باستخدام مركب آخر للعنصر رقم 48 - سيلينيده. يستخدم CdSe كطلاء فني ، بالمناسبة ، ذو قيمة كبيرة. زجاج روبي ملطخ بسيلينيد الكادميوم ؛ وليس أكسيد الكروم ، كما هو الحال في الياقوت نفسه ، لكن سيلينيد الكادميوم جعل نجوم كريملين موسكو أحمر ياقوتي.
ومع ذلك ، فإن قيمة أملاح الكادميوم أقل بكثير من قيمة المعدن نفسه.

المبالغات تفسد السمعة

إذا قمت ببناء مخطط بتواريخ على المحور الأفقي وطلبت الكادميوم على المحور الرأسي ، فإنك تحصل على منحنى تصاعدي. يتزايد إنتاج هذا العنصر ، وتسقط "القفزة" الأكثر حدة في الأربعينيات من القرن الحالي. في هذا الوقت تحول الكادميوم إلى مادة استراتيجية - بدأوا في صنع قضبان التحكم والطوارئ للمفاعلات النووية منه.

في الأدبيات الشعبية ، يمكن للمرء أن يصادف التأكيد على أنه لولا هذه القضبان التي تمتص النيوترونات الزائدة ، فإن المفاعل سوف "يتجول" ويتحول إلى قنبلة ذرية. هذا ليس صحيحا تماما من أجل حدوث انفجار نووي ، يجب استيفاء العديد من الشروط (هذا ليس المكان المناسب للحديث عنها بالتفصيل ، لكن لا يمكنك شرح ET0 باختصار). لا ينفجر المفاعل الذي يصبح فيه تفاعل متسلسل لا يمكن السيطرة عليه بالضرورة ، ولكن على أي حال يقع حادث خطير محفوف بتكاليف مادية ضخمة. وأحيانًا ليس فقط ماديًا ... لذا فإن دور التنظيم و ؛
العبارة غير دقيقة بنفس القدر (انظر ، على سبيل المثال ، الكتاب المشهور II. R. Taube و E. I. Rudenko "من الهيدروجين إلى ...". M. ، 1970) أن الكادميوم هو أنسب مادة. إذا كان هناك أيضًا "حراري" قبل كلمة "نيوترونات" ، فإن هذه العبارة ستصبح دقيقة حقًا.
يمكن للنيوترونات ، كما هو معروف ، أن تختلف اختلافًا كبيرًا في الطاقة. توجد نيوترونات منخفضة الطاقة - لا تتجاوز طاقتها 10 كيلو إلكترون فولت (keV). توجد نيوترونات سريعة - بطاقة تزيد عن 100 كيلو إلكترون فولت. وهناك ، على العكس من ذلك ، نيوترونات منخفضة الطاقة - حرارية و "باردة". تقاس طاقة الأول بمئات الإلكترون فولت ، أما الثانية فهي أقل من 0.005 فولت.
تبين في البداية أن الكادميوم هو المادة "الأساسية" الرئيسية ، وذلك لأنه يمتص النيوترونات الحرارية جيدًا. عملت جميع المفاعلات في بداية "العصر الذري" (وأولها تم بناؤه بواسطة Enrnco Fermi في عام 1942) على النيوترونات الحرارية. بعد سنوات عديدة فقط ، أصبح من الواضح أن المفاعلات النيوترونية السريعة واعدة أكثر من حيث الطاقة والحصول على الوقود النووي - البلوتونيوم 239. والكادميوم عاجز ضد النيوترونات السريعة ، فهو لا يؤخرها.
لذلك ، لا ينبغي المبالغة في دور الكادميوم في بناء المفاعل. وأيضًا لأن الخصائص الفيزيائية والكيميائية لهذا المعدن (القوة والصلابة ومقاومة الحرارة - نقطة انصهاره تبلغ 321 درجة مئوية فقط) تترك الكثير مما هو مرغوب فيه. وأيضًا لأنه ، بدون مبالغة ، الدور الذي لعبه ويلعبه الكادميوم في التكنولوجيا النووية مهم جدًا.
كان الكادميوم أول مادة أساسية. ثم بدأ البورون ومركباته في لعب الأدوار القيادية. لكن من الأسهل الحصول على الكادميوم بكميات كبيرة من البورون: تم الحصول على الكادميوم والحصول عليه كمنتج ثانوي لإنتاج الزنك والرصاص. في معالجة الخامات المتعددة الفلزات ، فإنه ، وهو نظير للزنك ، يتضح دائمًا أنه يتركز أساسًا في تركيز الزنك. ويتم تقليل الكادميوم بسهولة أكبر من الزنك ، وله نقطة غليان أقل (767 و 906 درجة مئوية ، على التوالي). لذلك ، عند درجة حرارة حوالي 800 درجة مئوية ، ليس من الصعب فصل الزنك والكادميوم.

الكادميوم ناعم ، مرن ، سهل التشغيل الآلي. هذا أيضا سهّل وسرع طريقه إلى التكنولوجيا الذرية. الانتقائية العالية لـ kad-) 1IA ، حساسيتها على وجه التحديد للنيوترونات الحرارية ، لعبت أيضًا دورًا في أيدي علماء الفيزياء. ووفقًا لخاصية الأداء الرئيسية - المقطع العرضي للنيوترونات الحرارية - يحتل الكادميوم المرتبة الأولى بين جميع عناصر النظام الدوري - 2400 حظيرة. (تذكر أن المقطع العرضي للالتقاط هو القدرة على "امتصاص" النيوترونات ، مقاسة بالوحدات التقليدية للحظائر.)
يتكون الكادميوم الطبيعي من ثمانية نظائر (بأرقام كتلتها 106 و 108 و 110 و 111 و 112 و IS و 114 و 116) ، والمقطع العرضي للالتقاط هو خاصية يمكن أن تختلف فيها نظائر عنصر واحد اختلافًا كبيرًا. في خليط طبيعي من نظائر الكادميوم ، يكون "آكل النيوترون" الرئيسي هو نظير له عدد كتلي من IZ. مقطعها العرضي الفردي ضخم - 25 ألف حظيرة!
من خلال ربط النيوترون ، يتحول الكادميوم -113 إلى النظير الأكثر شيوعًا (28.86٪ من الخليط الطبيعي) للعنصر رقم 48 - الكادميوم -114. حصة الكادميوم 113 نفسها هي فقط 12.26٪.
قضبان التحكم في مفاعل نووي.

لسوء الحظ ، فإن فصل ثمانية نظائر للكادميوم أصعب بكثير من فصل نظيري البورون.
إن قضبان التحكم والطوارئ ليستا المكان الوحيد "للخدمة الذرية" للعنصر رقم 48. وقدرتها على امتصاص النيوترونات ذات الطاقات المحددة بدقة تساعد في دراسة أطياف الطاقة لحزم النيوترونات الناتجة. بمساعدة لوحة الكادميوم ، الموضوعة في مسار الحزمة النيوترونية ، يتم تحديد مدى تجانس هذه الحزمة (من حيث قيم الطاقة) ، وما هي نسبة النيوترونات الحرارية فيها ، وما إلى ذلك.
ليس كثير ، ولكن هناك
وأخيراً - حول موارد الكادميوم. المعادن الخاصة به ، كما يقولون ، واحد أو اثنين وسوء التقدير. تم دراسة واحدة منهم فقط بشكل كامل - وهو عبارة عن قرص CdS نادر لا يشكل مجموعات. يعد معدنان آخران من العنصر رقم 48 - otavite CdCO 3 و monteponite CdO - نادرًا جدًا. لكن الكادميوم ليس "حيا" بمعادنه الخاصة. معادن الزنك والخامات المتعددة الفلزات هي قاعدة موثوقة إلى حد ما من المواد الخام لإنتاجها.

تصفيح الكادميوم

يعلم الجميع القصدير المجلفن ، لكن لا يعلم الجميع أنه لا يتم استخدام الجلفنة فحسب ، بل أيضًا طلاء الكادميوم لحماية yagelez من التآكل. يتم الآن تطبيق طلاء الكادميوم بالكهرباء فقط ، وغالبًا ما يتم استخدام حمامات السيانيد في الظروف الصناعية. في السابق ، كان الحديد والمعادن الأخرى مطلية بالكادميوم عن طريق غمر المنتجات في الكادميوم المصهور.

على الرغم من الخصائص المتشابهة للكادميوم والزنك ، فإن طلاء الكادميوم له العديد من المزايا: فهو أكثر مقاومة للتآكل ، ومن الأسهل جعله سلسًا وسلسًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الكادميوم ، على عكس الزنك ، مستقر في بيئة قلوية. يتم استخدام قصدير الكادميوم على نطاق واسع ؛ حيث يُمنع من الوصول فقط إلى إنتاج حاويات الطعام ، لأن الكادميوم مادة سامة. تتميز طلاءات الكادميوم بميزة أخرى مثيرة للاهتمام: في أجواء المناطق الريفية ، فهي أكثر مقاومة للتآكل منها في جو المناطق الصناعية. يفشل هذا الطلاء بسرعة خاصة إذا زاد محتوى أنهيدريد الكبريت أو الكبريت في الهواء.

الكادميوم في السبائك

يتم إنفاق حوالي عُشر إنتاج العالم من الكادميوم على إنتاج السبائك. تستخدم سبائك الكادميوم بشكل أساسي كمواد مضادة للاحتكاك وجنود. يتم استخدام تركيبة سبيكة معروفة بنسبة 99٪ Cd و 1٪ No لتصنيع المحامل العاملة في محركات السيارات والطائرات والمحركات البحرية في درجات حرارة عالية. بسبب ال الكادميوم ليس مقاومًا بدرجة كافية للأحماض، بما في ذلك الأحماض العضوية الموجودة في مواد التشحيم ، وأحيانًا تكون السبائك الحاملة القائمة على الكادميوم مطلية بالإنديوم.
الجنود المحتويون على العنصر رقم 48 مقاومون تمامًا لتقلبات درجات الحرارة.
إن تصنيع سبائك النحاس مع إضافات صغيرة من الكادميوم يجعل من الممكن صنع أسلاك أكثر مقاومة للتآكل في خطوط النقل الكهربائية. لا يختلف النحاس مع إضافة الكادميوم تقريبًا في التوصيل الكهربائي عن النحاس النقي ، لكنه يتفوق عليه بشكل ملحوظ في القوة والصلابة.

تراكم AKN وعنصر ويستون العادي.

من بين مصادر التيار الكيميائي المستخدمة في الصناعة ، مكان بارز ينتمي إلى بطاريات النيكل والكادميوم (NAC). تصنع الألواح السالبة لهذه البطاريات من شبكات حديدية مع إسفنج الكادميوم كعامل نشط. الألواح الموجبة مطلية بأكسيد النيكل. المنحل بالكهرباء هو محلول هيدروكسيد البوتاسيوم. تختلف البطاريات القلوية من النيكل والكادميوم عن بطاريات الرصاص (الحمضية) في موثوقية أكبر. بناءً على ذلك ، يصنع الأزواج بطاريات مدمجة جدًا للصواريخ الموجهة. فقط في هذه الحالة ، لا يتم تثبيت الحديد ، ولكن شبكات النيكل كأساس.

تم استخدام العنصر رقم 48 ومركباته في مصدر تيار كيميائي آخر. في بناء عنصر Weston العادي ، يعمل كل من ملغم الكادميوم وبلورات كبريتات الكادميوم ومحلول هذا الملح.

سمية الكادميوم

المعلومات حول سمية الكادميوم متناقضة إلى حد ما. بدلاً من ذلك ، حقيقة أن الكادميوم سام لا يمكن إنكاره: يجادل العلماء حول درجة خطر الكادميوم. إن حالات التسمم القاتل بأبخرة هذا المعدن ومركباته معروفة - لذا فإن هذه الأبخرة تشكل خطرا جسيما. إذا دخل الكادميوم إلى المعدة فهو ضار أيضًا ، لكن حالات التسمم القاتل بمركبات الكادميوم التي دخلت الجسم بالطعام غير معروفة للعلم. على ما يبدو ، هذا يرجع إلى الإزالة الفورية للسم من المعدة ، التي يقوم بها الجسم نفسه. ] ومع ذلك ، في العديد من البلدان ، يحظر القانون استخدام طلاء الكادميوم لتصنيع عبوات المواد الغذائية.

يساعد

يمكن أن يكون لكل سؤال امتحان إجابات متعددة من مؤلفين مختلفين. قد تحتوي الإجابة على نصوص وصيغ وصور. يمكن لمؤلف الاختبار أو مؤلف إجابة الاختبار حذف السؤال أو تعديله.

تمت مناقشة موضع عناصر عائلة الزنك كأعضاء في السلسلة المعدنية الانتقالية سابقًا (انظر القسم. المجموعة الفرعية IB والعناصر الانتقالية). على الرغم من أن إلكترون التكافؤ ، الذي يميزهم عن عناصر المجموعة الفرعية IB ، يدخل المستوى ns ولكل منهم (n1) d 10-مداري مملوء ، وفقًا للمواد الكيميائية و الخصائص الفيزيائيةلا يزالون مختلفين تمامًا عن المجموعات الفرعية B ؛ في الوقت نفسه ، هناك بعض التشابه مع المعادن غير الانتقالية. لذلك ، هناك تشابه مع عناصر المجموعة الفرعية IIA ، كلهم ​​يظهرون حالة الأكسدة II. تتميز هذه المعادن الانتقالية بكثافة منخفضة نسبيًا ونقاط انصهار وغليان منخفضة ، وبالتالي تظهر أوجه تشابه مع المعادن غير الانتقالية. تزداد نقاط الانصهار والغليان بشكل عام نحو منتصف سلسلة المعادن الانتقالية ، ثم تنخفض تدريجياً ، ولكن بشكل غير منتظم ، وبالتالي ، يجب أن يكون للمعادن التي تكمل سلسلة العناصر الانتقالية قيم منخفضة نسبيًا لهذه القيم ، الذي نراه في الجدول. 18. ومع ذلك ، فمن المدهش أن يكون نصف القطر الأيوني M2 + بالنسبة لهذه العناصر أصغر من نصف القطر الأيوني M + لعناصر المجموعة الفرعية IB ، على الرغم من أن نصف القطر المعدني أكبر بشكل ملحوظ. الزيادة غير المتوقعة في نصف القطر الذري للزنك تنتهك نمط الانكماش الذي يبدأ من المجموعة الفرعية IIIB على طول الصفوف المعدنية الانتقالية. تبدو القيم الكبيرة لإمكانات التأين (الطاقة التي يتم إنفاقها على فصل الإلكترونات الخارجية من ذرة في حالة غازية) لعناصر المجموعة الفرعية IIB غريبة على خلفية السهولة التي يتفاعل بها Zn و Cd مع الأحماض المختزلة (على سبيل المثال ، مع حمض الهيدروكلوريك) ، إزاحة الهيدروجين. إن التفسير الشامل لهذا خارج نطاق هذه المناقشة ، ومع ذلك ، فإن السبب يتعلق بالكمية الفعلية للطاقة المنبعثة أثناء تكوين الأيونات في المحلول (طاقة الترطيب).
اتجاه آخر يميزهم عن العناصر اللازمية ، أي عناصر المجموعات الفرعية A هي أن الزنك يعرض حالة الأكسدة II فقط ، ويحقق الكادميوم حالة الأكسدة II باعتبارها الأكثر ثباتًا ، ولكن يمكن أن يعطي مركبات بحالة الأكسدة I ، وأخيراً ، كلا حالتي الأكسدة مستقرتان للزئبق (I و II) ). هذا الميل لإظهار حالات أكسدة منخفضة هو أمر غير معهود بالنسبة للعناصر غير الانتقالية. زوج إلكترون 6S2 من الزئبق قريب في السلوك من زوج إلكترون خامل. على سبيل المثال ، في البزموت ، يقوم زوج من الإلكترونات الخاملة بتثبيت الحالة في أدنى حالة أكسدة III ويزعزع استقرار الحالة V. يحتفظ كل عنصر بطبقة داخلية مملوءة من 18 إلكترونًا ، نظرًا لأن هذه الإلكترونات لا تشارك في تكوين رابطة كيميائية. في هذه المجموعة الفرعية ، يوجد تشابه بين Zn و Cd أكثر من Cd و Hg ، بينما بالنسبة للعناصر اللازمية ، على العكس من ذلك ، يختلف العضو الأول في المجموعة الفرعية عن الآخرين. لا يتم تمييز الزنك والكادميوم بوضوح مثل النحاس والفضة. هناك القليل من التشابه بين المجموعتين الفرعيتين IB و IIB ، حيث تكون عناصر المجموعة الفرعية IIB أكثر تفاعلًا. تحتوي المصطلحات الأولى بالفعل على إمكانات قطب أعلى بكثير.
إن استخلاص المعادن من خاماتها الكبريتيدية ليس صعبًا للغاية ، حيث يمكن بسهولة أكسدة جميع الكبريتيدات إلى أكاسيد ، ثم يتم تقليل الأكاسيد بالكربون أو المعدن أثناء المعالجة الحرارية. قبل المعالجة ، يتم تخصيب خام كبريتيد الزنك (سباليريت أو مزيج الزنك) ، بعد الطحن الخشن إلى حجم الحصى تقريبًا ، يتم إضافته إلى الحمأة المتجانسة (في خزانات كبيرة) المكونة من الفيروسيليكون FeSi (يتم الحصول عليه في أفران صناعة الصلب) . كثافة هذا الملاط السائل كافية لتعويم المادة السيليسية من خامات كبريتيد ZnS الأثقل في وجود شوائب PbS. يتم تحقيق المزيد من تخصيب الخام بعد تعويم الرغوة. يتم تحويل كبريتيد الزنك إلى أكسيد الزنك عن طريق التحميص ثم تقليله إلى معدن مع فحم الكوك عند درجات حرارة كافية لتبخير الزنك من منطقة الاختزال. إذا كان الكادميوم موجودًا في الخام ، يتم فصله بسبب تقلبه الأكبر. يتم الحصول على الزنك النقي عن طريق التحليل الكهربائي ، على غرار عملية تكرير النحاس. يمكن أن يكون الزئبق في الحالة الحرة ومرتبطًا في شكل HgS cinnabar. عند إطلاقه في الهواء ، يتبخر المعدن من الفرن ، لأن HgO غير مستقر عند درجات حرارة الاحتراق ويتحلل إلى زئبق مع إطلاق الأكسجين. يشكل الكبريتيد الكبريت SO2. يتم تنظيف المواد الملوثة بالضغط من خلال مرشح الجلد المدبوغ ، متبوعًا بالمعالجة بحمض النيتريك والتقطير المتكرر دون الوصول إلى الهواء.
أنظر أيضاصناعة الزنك.
طلب.تجد معادن المجموعة الفرعية مجموعة متنوعة من الاستخدامات. تستخدم كميات كبيرة من الزنك للحماية من تآكل الحديد والصلب. الزنك المعدني نشط جدا ، ولكن في البداية في الظروف الطبيعيةيتكون طلاء واقي خامل من الكربونات الأساسية Zn2 (OH) 2CO3. يمكن الحصول على طلاء الزنك طرق مختلفةالغمر الساخن كما هو الحال في طرق التحليل الكهربائي ، وتبخر الزنك متبوعًا بالتكثيف على السطح المراد حمايته ، والرش ، والرش ، والرش ، وتجفيف المادة المقولبة في أفران كبيرة. يتم استهلاك الكثير من الزنك في إنتاج البرونز والنحاس الأصفر من النحاس والزنك (انظر الجدول 17 ب). تُستخدم هذه السبائك لإعطاء مقاومة عالية للتآكل ، على سبيل المثال ، برونز المنغنيز (90٪ نحاس ، 5٪ زنك ، 3٪ سن و 2٪ منغنيز) مقاوم للتآكل بشكل خاص. طلاء الكادميوم هو أحد طرق الحماية من التآكل للأسطح الفولاذية ، لكن هذا الطلاء لا يقاوم الأحماض. يستخدم الكادميوم في تكنولوجيا السبائك منخفضة الانصهار ، على سبيل المثال ، سبائك Wood (12.5٪ Cd) ، وسبائك Lipovich (10٪ Cd). بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يضاف الكادميوم إلى السبائك الحاملة. تستخدم جميع معادن المجموعة الفرعية IIB على نطاق واسع في تكنولوجيا البطاريات والمراكم. على سبيل المثال ، يستخدم الزنك كغطاء في البطاريات الجافة ، حيث يؤدي الوظيفة المزدوجة للحاوية والأنود ؛ يستخدم الكادميوم كأنود في خلايا النيكل والكادميوم مثل بطارية إديسون القلوية ، حيث يوضع أنود الكادميوم بدلاً من أنود الحديد ؛ يستخدم أكسيد الزئبق الثنائي في خلايا الزئبق ؛ في خلية Weston القياسية ، الأنود عبارة عن ملغم Cd-Hg والإلكتروليت عبارة عن محلول CdSO4 ؛ هذه الخلية لها جهد ثابت وجيد الصيانة. الزئبق هو المعدن الوحيد الذي يكون سائلاً في درجات الحرارة العادية (بخلاف الزئبق ، فقط الغاليوم والسيزيوم لهما نقاط انصهار منخفضة جدًا (حوالي 29 درجة مئوية) ، لكنها صلبة في درجة حرارة الغرفة). يتميز الزئبق بالخمول الكيميائي العالي والموصلية الكهربائية العالية ويجد مجموعة متنوعة من التطبيقات في الأجهزة الكهربائية ومصابيح تفريغ الغاز والمفاتيح والملامسات. الكادميوم هو جزء من السبيكة التي تصنع منها قضبان التحكم في المناطق النشطة للمفاعلات النووية ، حيث أن نواة ذرة الكادميوم لها مقطع عرضي كبير لالتقاط النيوترونات.
تفاعلات.يتفاعل الزنك والكادميوم بنشاط مع جميع الأحماض وحتى مع الماء (إذا تم تسخينهما بدرجة كافية) ، مما يؤدي إلى إزاحة H2 منها. تستمر التفاعلات مع الأحماض على النحو التالي:

يذوب الزنك في القلويات مع تطور الهيدروجين وتكوين أيون الزنك Zn (OH) 42. يتفاعل الزئبق فقط مع الأحماض المؤكسدة القوية مثل HNO3 و aqua regia. في هذه الحالة ، يمكن تكوين الزئبق (I) والزئبق (II) نترات ، Hg2 (NO3) 2 و Hg (NO3) 2. هذا ، على وجه الخصوص ، هو اختلافه عن النحاس ، القادر أيضًا على إظهار حالات الأكسدة الأولى والثانية ، ولكنه يشكل فقط Cu (NO3) 2 مع حمض النيتريك. اعتمادًا على عدد من العوامل (تفاعل حجم الجسيمات وتركيز الحمض ودرجة الحرارة) ، يتفاعل النحاس مع HNO3 لتشكيل مركبات مختلفة. يتم إطلاق الأكاسيد الغازية للنيتروجين والنيتروجين والهيدروجين جزئيًا من المحلول ، يتم تشكيل أيونات Cu (II) ، NH2OH ، N2H4 ، NH4 + في المحلول ، يمكن أن يتشكل راسب CuO.
أكاسيد.تتفاعل جميع معادن المجموعة الفرعية (Zn ، Cd ، Hg) مع الأكسجين عند تسخينها. يشكل الزنك ZnO الأبيض ، والذي يتحول إلى اللون الأصفر مع زيادة درجة الحرارة. يتم الحصول على ZnO الأبيض عن طريق التفكك الحراري لأملاح حامض الأكسدة ؛ يتم استخدامه كصبغة. الكادميوم ، عند الأكسدة المباشرة ، يشكل أكسيد بني CdO ، والذي يتحلل إلى كادميوم وأكسجين عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 700 درجة مئوية. ZINC FAMILY. في المقابل ، يكون ZnO مستقرًا بشكل استثنائي (انظر الجدول 18 لمعرفة المحتوى الحراري الأكثر سلبية لتشكيل ZnO). يتأكسد الزئبق ببطء إلى HgO في الهواء عند 300 درجة مئوية من ZINC FAMILY ويتحلل مرة أخرى إلى المعدن عند درجات حرارة أعلى بقليل من هذا. HgO له تعديلات صفراء وحمراء. لا توجد بيانات تشير إلى تكوين Hg2O.
مذبذب.يُظهر أكسيد الزنك خصائص مذبذبة نموذجية ، يتفاعل مع كل من القواعد والأحماض ويشكل أيون الزنك Zn (OH) 42 و Zn2 + ، على التوالي. يتم الحصول على هيدروكسيد الزنك Zn (OH) 2 بالتفاعل مع قاعدة ، ولكنه يذوب أكثر من القاعدة ، مكونًا زنك قابل للذوبان:
Zn (OH) 2 + 2OH- \ u003d Zn (OH) 4 2-عند استخدام محلول الأمونيا كقاعدة ، يتشكل الهيدروكسيد أيضًا أولاً ، والذي يزيد عن NH3 يشكل أيون مركب زنك رباعي أمين: Zn (OH) 2 + 4NH3 \ u003d [] 2+ + 2OH
يشكل الكادميوم أيون رباعي أميني كادميوم مماثل [] 2.
أكسيد الكادميوم وهيدروكسيد ، على عكس نفس مركبات الزنك ، لا يحملان خصائص مذبذبة. يتكون Cadmate CdO22 فقط عندما يندمج أكسيد الكادميوم (II) مع القلويات. أكسيد الزئبق (II) مقاوم أيضًا لعمل القواعد ، لكن الطبيعة المتذبذبة للزئبق تتجلى في حقيقة أن HgS يذوب في محلول Na2S لتكوين ثيومركورات (II) أيون HgS22.
التفاعل مع الأحماض.عندما يتم معالجة أكاسيد عناصر المجموعة الفرعية IIB بالأحماض ، تتشكل أملاح النترات والكبريتات والهاليدات والفوسفات والكربونات. تتحلل الكربونات والنترات والكبريتات أثناء التفكك الحراري لتكوين ثاني أكسيد الكربون ، وأكسيد النيتروجين ، وثاني أكسيد الكبريت (SO2 + O2) ، على التوالي. يتم الحصول على كربونات الزئبق (1) Hg2CO3 عن طريق خلط محاليل Hg2 (NO3) 2 وكربونات الفلزات القلوية. يشير تكوين Hg2CO3 إلى عدم وجود التحلل المائي لأيون Hg (I).
هاليدات.تتفاعل جميع معادن المجموعات الفرعية مع الهالوجينات لتكوين هاليدات ؛ يتم الحصول على الهاليدات أيضًا عن طريق عمل هاليدات الهيدروجين على أكاسيد وهيدروكسيدات هذه المعادن. يستخدم كلوريد الزنك ZnCl2 الذي تم الحصول عليه عن طريق معالجة الزنك في حفظ الأخشاب. ذوبان ZnCl2 عبارة عن إلكتروليت معتدل ، مما يشير إلى طبيعة الرابطة الأيونية جزئيًا. يتم الحصول على فلوريد الزنك ZnF2 بالفلورة المباشرة للزنك أو عن طريق تفاعل HF مع ZnO أو ZnCl2. يشكل الكادميوم CdIIX2 مع جميع الهالوجينات ، وكذلك CdICl. يشكل الزئبق الزئبق (I) وهاليدات الزئبق (II). كلوريد الزئبق (II) (متصاعد) ، على عكس الزئبق (I) كلوريد Hg2Cl2 ، قابل للذوبان في الماء. يتم الحصول على HgCl2 عن طريق تفاعل التبادل HgSO4 + 2NaCl -> HgCl2 + Na2SO4 ويتم عزله عن المحلول عن طريق التسامي. التسامي مادة شديدة السمية. كلوريد الزئبق (1) (كالوميل) غير قابل للذوبان في الماء وغير سام وله استخدام محدود في الطب كملين. يعطي كالوميل ظلًا حريريًا جميلًا لطبقة الماء فوق الرواسب. الزئبق (I) أيون Hg22 + ، أو [] 2+ ، له تركيبة غير عادية لأيونات المعادن ، ولكنه موجود ، وهو ما تؤكده نتائج الدراسات الكيميائية والكهروكيميائية والطيفية. الزئبق المعدني و HgCl2 في حالة توازن مع Hg2Cl2: Hg0 + HgCl2 = Hg2Cl2
كلوريد الزئبق (II) هو مركب غير أيوني بالكامل تقريبًا بنوع رابطة تساهمية. ومع ذلك ، فإن حقيقة أنه في ظل تأثير H2S على محلول HgCl2 أو على محلول به أيون Hg22 + يتم إطلاق HgS فقط يؤكد وجود كمية معينة من أيونات Hg2 +. وبالمثل ، تحت تأثير أيون الهيدروكسيد ، يتكون فقط الزئبق (II) هيدروكسيد Hg (OH) 2. تميل الهاليدات المعدنية من المجموعة الفرعية IIB إلى تكوين معقدات الهالوجين والهالويدات الزائفة في تفاعلات الهاليدات القابلة للذوبان أو الهاليدات الكاذبة ، على سبيل المثال:

يكون التكوين المعقد واضحًا جدًا في الكادميوم بحيث توجد المجمعات التلقائية في محاليل أملاح الكادميوم (على سبيل المثال ، في محلول CdCl2): 2CdCl2 = Cd [] زنك أو كادميوم. لذلك ، تسود أيونات HgCl + و Cl في محلول HgCl2 ، ولا تؤدي إضافة أيون Cl إلى محلول HgCl2 إلى زيادة استقرار الأيونات المعقدة من نوع HgCl. أثناء تفاعل الهاليدات (وكذلك الأملاح الأخرى) من الزئبق مع الأمونيا ، اعتمادًا على ذلك حالة فيزيائية(غاز أو محلول) يتم الحصول على راسب أبيض قابل للانصهار أو غير قابل للانصهار: HgCl2 + 2NH3 (غاز) = Hg (NH3) 2Cl2 (راسب أبيض منصهر) HgCl2 + 2NH3 (aq.) = NH4Cl + HgNH2Cl (راسب أبيض غير قابل للإنصهار) يتم تثبيط التفاعل الثاني في وجود كميات كبيرة من كلوريد الأمونيوم NH4Cl. من بين التفاعلات الأخرى ، يتم استخدام محلول Nessler الكاشف القلوي K2 [] لاكتشاف الأمونيا في الماء. عندما يتفاعل مع NH3 وأملاح الأمونيوم ، يتشكل راسب بني أحمر: 2 [] 2+ NH3 + 3OH -> [] I + 7I + 2H2O يكون تكوين هذا الراسب ممكنًا حتى مع وجود كميات ضئيلة من الأمونيا في المحلول. بهذه الطريقة يمكن الكشف عن بداية التحلل (التعفن) للمنتجات الحيوانية أو أصل نباتي. تُعرف أيضًا مركبات الزئبق الأخرى بالنيتروجين ، على سبيل المثال ، مركبات الأمونيا من نوع أيون رباعي الزئبق (II) [] 2+ ، يتم الحصول عليها من الأمونيا والملح الأيوني: Hg (ClO4) 2 + 4NH3 [] 2+ + 2ClO4
من الواضح أن الزئبق له رقم تنسيق 2 (كما في HgCl2 أو [] 2+ ، كلا التركيبين الخطيين) أو 4 ، كما في [] 2+ (هيكل رباعي السطوح).
الهيدريد.تشكل جميع معادن المجموعة الفرعية IIB هيدرات تكوين MH2. وبالتالي ، يتم الحصول على هيدريد الزنك ZnH2 عن طريق تفاعل ZnI2 مع LiAlH4 أو LiH. تتفاعل جميع الهيدريدات مع الماء ، وتطلق الهيدروجين ، على غرار سلوك هيدرات عناصر المجموعات الفرعية IA و IIA. ينخفض ​​الاستقرار الحراري للهيدريدات في السلسلة ZnH2> CdH2> HgH2 ، ويبدأ HgH2 في التحلل عند 125 درجة مئوية.
كبريتيدات.تتشكل كبريتيدات المعادن ثنائية التكافؤ عن طريق تفاعل تخليقي مباشر ، وكذلك عن طريق عمل كبريتيد الهيدروجين على محاليل الملح. كبريتيد الزنك ZnS هو مادة بيضاء وقابلة للذوبان في الأحماض ، في وقت ما كان يستخدم على نطاق واسع كصبغة في خليط مع حشو BaSO4 (الليثوبون) لتحضير الدهانات ، في إنتاج البلاستيك ، مشمع ، إلخ. يستخدم كبريتيد الكادميوم CdS ، وهو مادة صفراء فاتحة ، كصبغة ، ولكنه يذوب فقط في الأحماض القوية أو مع عوامل مؤكسدة. بالنسبة للزئبق ، يُعرف كبريتيد HgS فقط ، لأن Hg22 + ، عند معالجته بكبريتيد الهيدروجين ، لا يشكل سوى HgS:
Hg22 + + H2S -> Hg0 + HgS + 2H + التفاعل أعلاه هو تفاعل غير متناسب ودليل جيد على عدم قابلية الذوبان الشديدة لـ HgS: فقط خليط من HNO3 + HCl يذيب هذا الكبريتيد.
ردود فعل لويس.جميع أيونات المعادن المدروسة Zn و Cd و Hg لها صلة كبيرة بزوج إلكترون ، وبالتالي يمكن افتراض أنها أحماض لويس قوية ، لكن الزئبق أقل من الزنك والكادميوم. رقم التنسيق للزنك هو في الغالب 4 ، ولكن يمكن أن يصل أيضًا إلى 6. تحضير اثنين من الأيونات المعقدة ذات التنسيق 6 مع هيكل ثماني السطوح موضح أدناه: Zn2 + + 6NH3 = [] 2+ Zn2 + 3NH2CH2CH2NH2 = [] 2+
المركب الأخير عبارة عن أيون معقد به روابط ثنائية: en هو جزيء إيثيلين ديامين NH2CH2CH2NH2 ، وهو مانح لزوجين من الإلكترونات.

• التخصص HAC RF05.17.02
• عدد الصفحات 86

2. مراجعة الأدب

2.1. الخصائص الفيزيائية والكيميائية للكادميوم والزنك

2.2. طرق فصل الزنك والكادميوم

2.3 الاستخلاص بالمذيبات العضوية

2.4 تأثير ترطيب مكونات المرحلة العضوية على توازن الاستخراج

2.5 فوسفات ثلاثي بوتيل كمستخلص للأحماض والأملاح المعدنية

2.6. استخلاص كلوريد الزنك والكادميوم مع ثلاثي ن-بيوتيل فوسفات

قائمة الاطروحات الموصى بها

• اتزان المرحلة والاستخلاص في أنظمة المياه - سينثاميد - 5 - عامل تمليح - ماء 2011 ، مرشح العلوم الكيميائية Golovkina ، آنا فلاديميروفنا

• الوصف الديناميكي الحراري لاستخراج أحماض الهيدروكلوريك والهيدروبروميك وكلوريد اليورانيل مع ثلاثي إن بوتيل الفوسفات 2000 دكتوراه باكارو فرنانديز إدواردو

• استخلاص الاستخراج وفصل اللانثانيدات في معالجة المواد الخام الرديئة غير التقليدية 2007 ، مرشح العلوم التقنية Starshinova ، فيرونيكا ستيبانوفنا

• ديبيرازولونيل ميثان ككواشف استخراج للعناصر من محلول الأمونيا والقلويات والأحماض 1984 ، مرشحة العلوم الكيميائية خوركوفا ، مارجريتا ألكساندروفنا

• استخلاص وتحديد الأحماض الأمينية العطرية والفيتامينات القابلة للذوبان في الماء - الانتظام والحلول التحليلية الجديدة 2007 ، دكتوراه في الكيمياء موكشينا ، ناديجدا ياكوفليفنا

مقدمة للأطروحة (جزء من الملخص) حول موضوع "استخلاص الكادميوم وكلوريد الزنك مع ثلاثي ن-بيوتيل فوسفات"

أهمية الموضوع.

يستخدم الاستخراج بالمذيبات العضوية بشكل متزايد في معالجة المعادن. يعد استخدام طرق الاستخراج في فصل المعادن ذات الخصائص المتشابهة أمرًا واعدًا بشكل خاص ، عندما يكون من الضروري تنظيم عملية متعددة المراحل. في الصناعة ، تُستخدم عمليات الاستخراج لفصل الزركونيوم والهافنيوم ، والعناصر الأرضية النادرة ، والبلاتينويد ، والكوبالت والنيكل ، إلخ. منتجات.

من أجل تطبيق أوسع للاستخراج ، من الضروري التقدم في تطوير نظرية الاستخراج والإنشاء على أساسها لطرق لوصف توازن الاستخراج. إلى أقصى حد ، ينطبق هذا على الاستخراج بواسطة آلية إذابة الهيدرات ، حيث تمر كمية كبيرة من الماء في الطور العضوي ، ونتيجة لذلك يكون وصف توازن الاستخراج شديدًا مشكلة صعبة. يتم استخلاص العديد من الأحماض القوية ومجمعات الأحماض المعدنية ، بما في ذلك معقدات الهاليد بهذه الآلية ، وتستخدم المواد العضوية المحايدة كمستخلصات ، بما في ذلك أكثرها شيوعًا ، ثلاثي فوسفات البوتيل (TBP).

يحتل الكادميوم مكانة مهمة بين المعادن المستخدمة في هندسة الطاقة النووية. إلى جانب البورون ، يعتبر الكادميوم العنصر الرئيسي لامتصاص وتسجيل النيوترونات الحرارية. في الطبيعة ، يوجد الكادميوم في خامات كبريتيد الرصاص والزنك والمشكلة الرئيسية في استخراجه هي فصله عن الزنك. لاحظ أن الملف الخاص

يتطلب تطبيق الزنك ، خاصة للأغراض المنزلية ، تنقيته الجيدة من الكادميوم بسبب السمية العالية لهذا الأخير. لهذا الغرض ، غالبًا ما يتم استخدام الثبات المختلف لمركبات هاليد الكادميوم والزنك ، ويمكن استخدام الاستخراج باستخدام مذيب عضوي لفصل المجمعات. وهكذا ، تم وصف استخراج معقدات كلوريد الكادميوم والزنك باستخدام TBP مرارًا وتكرارًا في الأدبيات ، لكن محاولات الوصف الكمي لهذا النظام ، وهو أمر ضروري للعثور على ظروف الفصل المثلى ، لم تؤد إلى النتيجة المرجوة.

كان الهدف من هذا العمل هو تطوير طرق لوصف توازن الاستخراج ، باستخدام مثال نظام إخراج التمليح HpC12-CdC12-H20-TBP ، مع مراعاة معاملات النشاط في المرحلتين العضوية والمائية وثوابت التعقيد المطبقة للاستخراج بواسطة آلية مذيب الهيدرات ، والتنبؤ بظروف الفصل المثلى.

لتحقيق هذا الهدف كان من الضروري حل المهام التالية:

1. دراسة استخلاص كلوريد الزنك والكادميوم بشكل منفصل مع TBP في وجود عامل تمليح وتطوير طريقة لوصف التوازن في هذه الأنظمة.

2. دراسة استخلاص كلوريد الزنك والكادميوم مع TBP.

3. لتطوير طريقة لحساب التوازن في الاستخراج المشترك لكلوريدات المعادن باستخدام TBP بناءً على بيانات كلوريدات فردية.

حداثة علمية.

1. بيانات عن استخلاص كلوريد الزنك والكادميوم باستخدام TBP من 0.1 مول / لتر (منفردة أو كلية) من المحاليل المائية المحتوية على كلوريد الصوديوم كعامل تمليح.

2. طريقة حساب نشاط TBP في الطور العضوي أثناء استخلاص الأملاح المعدنية.

3. نموذج لاستخلاص كلوريد الزنك مع TBP في وجود كلوريد الصوديوم ومجموعة من الثوابت التي تجعل من الممكن وصف توازن الاستخلاص مع مراعاة تكوين المعقدات الحمضية في مرحلة واحدة.

4. نموذج لاستخراج كلوريد الكادميوم مع TBP في وجود كلوريد الصوديوم ومجموعة من الثوابت التي تجعل من الممكن وصف توازن الاستخراج.

5. حساب توازن الاستخلاص في الاستخلاص المشترك لكلوريد الزنك والكادميوم باستخدام TBP باستخدام مجموعة محددة مسبقًا من الثوابت ومدى كفاية معاملات التوزيع المحسوبة للمعاملات التجريبية.

أهمية عملية.

الطريقة المطورة لحساب التوازن في استخلاص كلوريد الزنك والكادميوم باستخدام TBP في وجود عامل التمليح ذات طبيعة عامة ويمكن استخدامها لوصف التوازن في استخلاص الأملاح المعدنية ، بما في ذلك تلك ذات الخصائص المماثلة .

استحسان العمل. نوقشت نتائج العمل في المؤتمر الروسي الحادي عشر حول الاستخراج (موسكو ، 1998) ، المؤتمر الدولي الحادي عشر للعلماء الشباب في الكيمياء والتكنولوجيا الكيميائية "MKHT-97" (موسكو ، 1997) ، ندوة موسكو حول الاستخراج (1999) ).

2. المراجعة الأدبية.

أطروحات مماثلة في تخصص "تكنولوجيا العناصر النادرة والمشتتة والمشعة" كود 05.17.02 VAK

• دراسة انتظام الطور السائل وتوازن الاستخلاص في أنظمة المياه - مشتق أنتيبيرين - حمض البنزويك 2006 ، مرشح العلوم الكيميائية بوروشينا ، ناتاليا فيتاليفنا

• استخراج المعادن باستخدام رباعي أوكتيل ألكلين ديامين من محاليل كلوريد الكبريتات 1999 ، مرشح العلوم الكيميائية Zheleznov ، Veniamin Viktorovich

• 2005 ، مرشح العلوم الكيميائية كوروليفا ، مارينا فاليريفنا

• انتظام استخلاص أيونات المعادن بالصهر في أنظمة فصل ديانتيبيريل ألكان - حمض البنزويك - حمض غير عضوي - ثيوسيانات الأمونيوم - الماء 2009 ، مرشح العلوم الكيميائية Alikina ، إيكاترينا نيكولاييفنا

• الحصول على مركبات من REMs الفردية والمنتجات الثانوية في معالجة المواد الخام المعدنية النادرة منخفضة الجودة 2014 ، دكتوراه في العلوم التقنية Litvinova ، Tatyana Evgenievna

استنتاج الأطروحة حول موضوع "تكنولوجيا العناصر النادرة والمبعثرة والمشعة" ، نيخيفسكي ، سيرجي يوريفيتش

5. الاستنتاجات.

1. استخلاص كلوريد الزنك والكادميوم بواسطة TBP ، بشكل منفصل ومجتمعي ، من المحاليل المائية التي تحتوي على كلوريدات هذه المعادن بتركيز أولي إجمالي قدره 0.1 مول / لتر وتركيزات مختلفة من كلوريد الزنك كعامل تمليح ، بالإضافة إلى استخراج كميات ضئيلة من كلوريد الكادميوم بواسطة TBP من محاليل كلوريد الصوديوم المائية. لقد وجد أن معامل توزيع الزنك يمر بحد أقصى مع زيادة في تركيز عامل التمليح ، بينما لم يلاحظ أي حد أقصى للكادميوم.

2. تم تطوير طريقة لحساب نشاط TBP في المرحلة العضوية أثناء استخلاص الأملاح المعدنية ، بناءً على تحديد الكسر الجزيئي وحساب معامل النشاط وفقًا للمعادلة التجريبية الموجودة في النظام الثنائي TBP-H-O.

3. تم حساب القيمة (11.5) لثابت استخلاص كلوريد الزنك مع TBP بتكوين مركب rpCb * 2TBP المرطب بجزيئي ماء مع مراعاة معاملات النشاط في المرحلتين العضوية والمائية * وتكوين الزنك المجمعات الحمضية في المرحلة المائية. تم اقتراح طريقة لمراعاة تكوين معقدات حمض الزنك hpCl3 ~ في الطور المائي ، مع مراعاة معاملات النشاط للمكونات.

4. تم حساب قيمة (15.0) لثابت استخلاص كلوريد الكادميوم مع TBP لتكوين المركب Сс1C12 * 2TBP ، المرطب بجزيئي ماء ، مع مراعاة معاملات النشاط في المرحلتين العضوية والمائية.

5. تم استخدام ثوابت الاستخراج الموجودة لكلوريد الزنك والكادميوم باستخدام TBP وثابت تكوين مركب حمض الزنك 2nC13 "لحساب معاملات توزيع كلوريد الزنك والكادميوم عن طريق التكرار أثناء استخلاصهما المشترك مع TBP ، مع مراعاة معاملات النشاط في المرحلتان العضوية والمائية: معاملات التوزيع المحسوبة والتجريبية متوافقة مع دقة حوالي 10٪ وهو ما يتوافق مع دقة البيانات التجريبية.

6. تم توضيح الانخفاض في معاملات فصل كلوريد الزنك والكادميوم الموصوف في الأدبيات مع زيادة تركيز عامل التمليح وتشكيل معقدات حمض الزنك.

2.7. استنتاج.

توضح المواد الأدبية المدروسة أن وصف التوازن في استخلاص الأحماض والمعادن بواسطة آلية مذيبات الهيدرات هو مهمة صعبة. المحاولات السابقة

ODSY * S "DYA

44 UT! ■ "■ ■ ■ ، ■ ■ ■. G" بعض أوجه القصور. من المحتمل أيضًا أن يتم إجراء حسابات ثوابت الاستخراج على مقياس الكسور الجزيئية ، نظرًا لأنه من الصعب إعادة حساب معاملات النشاط في المقاييس الأخرى. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، من الضروري مراعاة توزيع المياه ، والتي ، كما هو موضح في الأدبيات ، لا تتعلق عمليًا بـ TBP. من المعقول أيضًا مراعاة تأثير الماء على توازن الاستخراج من خلال معاملات النشاط للمكونات المائية ضمن مفهوم الترطيب غير المتماثل.

3. التقنيات التجريبية والحساب.

3.1. الكواشف.

استخدمنا كلوريد الصوديوم من الدرجة الكيميائية النقية ، وكلوريد الزنك والكادميوم ، وكربونات الصوديوم ، وحمض الهيدروكلوريك من الدرجة التحليلية دون تنقية إضافية.

تم تحديد تركيز المحاليل الأولية لكلوريد الصوديوم والكادميوم والزنك بطريقة التبادل الأيوني. للقيام بذلك ، تم تحضير عمود باستخدام كاتيونات KU-2 في شكل H ، وغسله بمحلول 2 مول / لتر من حمض الهيدروكلوريك. بعد ذلك ، تم غسل العمود بالماء المقطر حتى الرقم الهيدروجيني = 5.0. بعد ذلك ، تمت إضافة 1 مل من المحلول الأولي إلى العمود وتم غسله بالماء المقطر حتى الرقم الهيدروجيني = 5.0. تم جمع ماء الغسيل المحتوي على الحمض المنطلق أثناء التبادل الأيوني ومعايرته بمحلول قلوي محضر من فيكسانال.

تراي ان بيوتيل فوسفات "تك". تم تنقيته بالطريقة المعتادة | أنا! 1 أنا 1 1 | |

بالنسبة للزنك -65 ، يبلغ إنتاج البوزيترون 1.41٪ فقط ، وتم تحديد نشاطه بواسطة إشعاع جاما (بما في ذلك إشعاع الفناء بطاقة 511 كيلو فولت) على عداد التلألؤ MaLT1 باستخدام عينات سائلة. تم تحديد نشاط الكادميوم 109 على العدادات الطرفية SBT-7. نظرًا لأنه يتم امتصاص إشعاع الفوتون الناعم لهذه النويدات المشعة بشكل ملحوظ في طبقة التحضير ، تم عزل الكادميوم أولاً عن طريق ترسيب الكبريتيد الخاص به ، وسيتم وصف الإجراء أدناه ، ثم تم تحضير مستحضرات الكادميوم 109 ، وسمك الطبقة منها يمكن إهمالها.

معدل تعداد العقار 1R هو الفرق بين معدلات عد الدواء بالخلفية 1P + F والخلفية 1f: 1p + f "Ch ^

يتم حساب الخطأ في تحديد معدل العد الأول بالصيغة:

A1P \ u003d [(1u + fAl + f) + (1fAf)] 0 "5. (3.2) حيث C + f و tf هما الوقت المناسب لقياس معدلات تعداد الدواء مع الخلفية والخلفية. تم اختيار قياسات الأدوية والخلفية بحيث لا يتجاوز الخطأ في تحديد معدل العد D1P 3٪ ، وتم حسابه باستخدام الصيغ:

- (yuo / g) 2 * / [(1p + f- 1f) 2] (s.z)

C = (100 / r) 2 * / [(1p + f - 1f) 2] (3.4) حيث r هو الخطأ النسبي المحدد. عند استخدام الصيغتين (3.3) و (3.4) ، حددنا أولاً معدلات العد 1p + f و 1F لمدة 30 ثانية ، ثم حسبنا وقت القياس المطلوب وقمنا بتقريبه إلى مضاعف 100 ثانية.

3. 3. تقنية الاستخراج.

تم إجراء استخلاص الزنك والكادميوم في قمع فصل في درجة حرارة الغرفة في حدود 296 ± 2K. تمت معايرة المرحلتين المائية والعضوية باستخدام شاكر لمدة 10 دقائق. أظهرت التجارب الأولية أنه تم الوصول إلى التوازن في 3-5 دقائق. بعد الرج ، تم إجراء الترسيب لمدة 30-40 دقيقة. بعد ذلك ، تم فصل المرحلتين العضوية والمائية وطردهما لمدة 10 دقائق. على جهاز الطرد المركزي للمختبر LC-425.

عند استخراج الزنك -65 من محاليل حمض الهيدروكلوريك ، تمت موازنة 5 مل من TBP مرتين بأحجام متساوية من المحاليل الحمضية الطازجة لمولارية معينة ، في كل مرة بعد الموازنة ، يتم تجفيف الطور المائي تمامًا قدر الإمكان. بعد ذلك ، تمت إضافة 5 مل من حمض الهيدروكلوريك بنفس التركيز المحتوي على النويدات المشعة. بعد الرج ، تم فصل المراحل وطرد المحاليل الناتجة. بعد ذلك ، تم أخذ 4 مل من كل مرحلة وتم إجراء تحديد إشعاعي للزنك -65 على عداد وميض ، كما هو موضح أعلاه. يتم عرض البيانات التجريبية ، بمتوسط ​​أكثر من 5 تجارب متوازية ، في الجدول. 3.1.

قائمة المراجع لبحوث الأطروحة مرشح العلوم الكيميائية Nekhaevsky ، سيرجي يوريفيتش ، 2000

1. مخطط النويدات (Karlsruher Nuklikarte) ، الطبعة السادسة 1995 ، طبع منقح 1998./G.Pfennig ، H.Kleve-Nebenius ، W.Seel-mann-Eggebert.

2. Golubev B. P. الجرعات والحماية من الإشعاع المؤين: كتاب مدرسي للجامعات / إد. إل ستولياروفا. الطبعة الرابعة. مُراجع وإضافية - Energoatomizdat ، 1986. - 464 صفحة ؛ سوف.

3. Block N.I. التحليل الكيميائي النوعي. م: GNTI للأدب الكيميائي. 1952. 657 ص.

4. Lurie Yu.Yu. كتيب الكيمياء التحليلية. الطبعة الخامسة ، المنقحة. وإضافية م: الكيمياء. 1979. - 480 صفحة ، مريض.

5. كتيب كيميائي. الطبعة الثانية ، المنقحة. وإضافية M. - L. معهد الدولة العلمي والتقني للأدب الكيميائي. 1962. 1272 ص.

6. Kreshkov A.P. أساسيات الكيمياء التحليلية. الكتاب الأول. اساس نظرى. التحليل النوعي: كتاب مدرسي للجامعات. - م: Goshimiz-dat. 1961. 636 هـ ، ص.

7. Gillebrand V.F.، Lendel GE، Bright GA، Hoffman D.I. دليل عملي للتحليل غير العضوي. إد. Yu.Yu. Lurie. الطبعة الثالثة ، نمطي ، مصحح. م: الكيمياء. 1966. 1112 هـ ، ص.

8. موسوعة التكنولوجيا الكيميائية. إد. بقلم ري كيرك ودي إف أوثر. N. Y. Interscience Publ. 1953. V. 2. 916 ص.

9. Tselishchev G.K. ، Rusin L.I. تنقية حامض الفوسفوريك من الكادميوم.

10. المؤتمر الحادي عشر الروسي حول الاستخراج. موسكو ، 21-27 يونيو 1998 الملخصات. 1998. S. 245.

11. Fomin VV كيمياء عمليات الاستخراج. م: دولة. دار نشر للأدب في مجال العلوم والتكنولوجيا الذرية. 1960. 166 هـ.

12. Yagodin G. A. et al.// أساسيات استخراج السائل. إد. GA ياغودينا. M. الكيمياء. 1981. 400 ص.

13. Frolov Yu.G.، Ochkin A.V. حول مسألة آلية الاستخراج. J. inorg. الكيمياء ، 1962 ، ص 7 ، ص. 1486.

14. Harned G. ، Owen B. الكيمياء الفيزيائية لمحاليل الإلكتروليت .- L: Izdatinlit. 1952. 628 ص.

15. روبنسون ر ، ستوك ر. حلول الإلكتروليتات. - م: إيزداتينليت. 1963. 646 هـ ، ص.

16. Voznesenskaya IE جداول موسعة لمعاملات النشاط والمعاملات التناضحية لمحاليل الإلكتروليت. في الكتاب. قضايا الكيمياء الفيزيائية لمحاليل الإلكتروليت. إد. جي آي ميكولينا. - لام: الكيمياء. 1968. 420 ص. ص 172.

17. Prokuev V. A. أنماط استخراج بعض المركبات المعدنية من محاليل الكلوريد والبروميد مع ثلاثي بوتيل الفوسفات. دكتور ، أطروحة. م. RHTU الدردشة. دي مندليف. 1995.

18. روزين أ. الكيمياء الفيزيائية لتوازن الاستخراج. في الكتاب. "الاستخراج ، النظرية ، التطبيق ، المعدات". مشكلة. 1.-م: أتوميزدات. 1962. "س 6.

19. كوزنتسوف ف. التقدم في الكيمياء ، 1954 ، المجلد 23 ، ص. 654.

20. هيلي تي في ، مكاي إتش إيه سي ترانس. شركة فاراداي ، 1956 ، ق. 52 ، ص. 633.

21. Van Aartsen JJ، Korvezee A.E.، ibid.، 1964، v. 60 ، ص. 510.

22. في إم فدوفينكو ، إم بي كوفالوسكايا ، إم إم جيربينفسكايا ، ترودي راد. المعهد ، 8 ، ص. 8 (1958).

23. Vdovenko V.M.، Kovaleva T.V.، Moskalkova E.A. المرجع نفسه ، 8 ، ص. 17 (1958).

24. Fomin VV ، Morgunov AF استخراج كلوريد الحديديك مع ثنائي بيوتيل الأثير من محاليل حمض الهيدروكلوريك. J. inorg. كيمياء ، 1960 ، 5 ، ص. 1385.

25 لورين أ. وآخرون. J. فيز. ehem. ، 1956 ، v. 60 ، ص. 901.

26. Diamond R.M. ، So D.G. استخراج المركبات غير العضوية .- M: Gosatomizdat. 1962. 88 ص.

27. Widmer N.M. J. فيز. ehem. ، 1970 ، v. 74 ، ص. 3251 ، 3618.

28. Zolotov Yu.A.، Iofa B. Z.، Chuchalin L.K. استخراج معقدات الهاليد المعدنية. م: العلوم. 1973. 379 ص.

29. Sergievsky VV تأثير ترطيب مكونات المرحلة العضوية على توازن الاستخراج. الكيمياء غير العضوية (Itogi Nauki i Tekhniki) ، 1976 ، v. 5 ، p. خمسة.

30. Ochkin A. V. ، Sergievsky V. V. الديناميكا الحرارية للاستخراج مع محاليل الأمينات وأملاح قواعد الأمونيوم المستبدلة. التقدم في الكيمياء ، 1989 ، المجلد 58 ، العدد 9 ، ص. 1451.

31. Christian S.D.، Taha A.A. ربع. القس ، 1970 ، ق. 24 ، رقم 1 ، ص.

32. McKay G. TBF في العلوم والتكنولوجيا. في الكتاب. "كيمياء الاستخراج. وقائع المؤتمر الدولي ، جوتنبرج ، السويد ، 27.08-1.09.1966". جلس. مقالات. لكل. من الانجليزية. إد. أ.بوشكوفا. أتوميزدات ، 1971 ، 392 ص. ص 123.

33. Apelblat A. العلاقة بين النشاط وقابلية ذوبان الماء في بعض الكحولات الأليفاتية. بير. بنسنجيس. فيز. كيم ، 1983 ، ق. 87 ، ص. 2.

34. أبلبلات أ. استخلاص المياه ببعض المركبات العضوية الفوسفاتية. J. كيم. المجتمع ، في عام 1969 ، ص. 175.

35. Ochkin A.V. النظرية الإحصائية لمحاليل الأملاح الأمينية في المذيبات غير القطبية المحتوية على الماء. J. المادية. الكيمياء ، 1978 ، 52 ، ص. 1321.

36. Ochkin A. V. ، Sergievsky V. V. تأثير الماء لمكونات المرحلة العضوية على توازن الاستخراج. في الكتاب. " قضايا معاصرةالكيمياء وتكنولوجيا الاستخراج. - م 1999. ت 1 ، ص 36.

37. Sergievsky V. Dokl. AN SSSR، 1976، v. 228، p. 160.

38. Yagodin GA، Sergievsky V.V.، Fedyanina L.B. J. inorg. كيمياء. 1979 ، 24 ، ص. 746.

39. Yagodin GA، Sergievsky V.V.، Fedyanina L.B. تقرير AN SSSR، 1977، v. 236، p. 165.

40. Yagodin G.A.، Sergievsky V.V. إزفستيا فوزوف. الكيمياء والكيمياء. تكنول ، .1978 ، ص 21 ، ص. 1128.

41. دليل الاستخراج. في 3 مجلدات. صباحا روزين. T. 1. 3. I. نيكولوتوفا ، إن إيه كارتاشوفا. استخراج بقواعد عضوية محايدة. م: أتوميزدات ، 1976. 600 ص.

42. McKay H.A.S.، Healy T.V. في الكتاب. التقدم في الطاقة النووية. سر. ثالثا. كيمياء العمليات. 1. مطبعة بيرغامون ، 1956 ، ص. 147.

43. ألكوك ك وآخرون. عبر. شركة فاراداي ، 1956 ، ق. 52 ، ص. 39.

44. Tuck D.G. J. كيم. المجتمع ، 1958 ، ص. 2783.

45. Mikhailov V.A.، Kharchenko S.K.، Nazin A.G. فحص الأنظمة الثنائية للمياه ثلاثي - ن - بوتيل الفوسفات والماء - حمض الفوسفوريك ثنائي ن بيوتيل. Izvestiya SO AN SSSR. 1962 ، رقم 7 ، ص. 50.

46. ​​هاردي سي جيه ، فيرهورست د ، مكاي إتش إيه سي ، ويلسون إيه إم. عبر. شركة فاراداي ، 1964 ، ق. 60. العدد 501. الجزء 9. ص 1625.

47. Roddy JW، Mrochek J. الأنشطة والتفاعل في نظام المياه ثلاثي ن-بيوتيل الفوسفات. J. inorg. كيمياء نووية ، 1966 ، ق. 28 ، ص. 3019.

48. Kirgintsev A.H.، Lukyanov A.V. الكيمياء الإشعاعية ، 1966 ، المجلد 8 ، ص. 363.

49. Rosen A.M.، Khorina L.P.، Agashkina G.D. استخراج المياه باستخدام محاليل TBP و TBP في مواد مخففة. الكيمياء الإشعاعية ، 1970 ، العدد 12 ، 345.

50- رودي ج. التفاعلات في نظام تخفيف المياه ثلاثي - ن - بيوتيل. J. inorg. الكيمياء النووية ، 1978 ، v. 40 ، ص. 1787.

51. إم آي شاخبارونوف ، مقدمة في النظرية الجزيئية للحلول. م: جيتل. 1956. 507 ص.

52 ـ هاردي سي. نشاط فوسفات tre-n-butyl في حالة توازن مع هيدروكلوريك مائي. J. inorg. الكيمياء النووية ، 1970 ، v. 32 ، ص. 619.

53. ميتامورا ر ، توكورا آي ، نيشيمورا إس وآخرون. J. inorg. كيمياء نووية ، 1968 ، ق. 30 ، رقم 4 ، ص. 1019.

54- كيرتس أ. J. inorg. نووي ، كيمياء ، -I960 ، ق. 14 ، ن 1/2 ، ص 104.

55. Kopach S.، Ezhovska-Trzebyatovska B. Zh. inorg. كيمياء ، 1970 ، 15 ، ص. 1059.

56. Golovanov V. I. الوصف الكمي لاستخراج حمض الهيدروكلوريك مع فوسفات ثلاثي بوتيل بواسطة آلية هيدرات المذيبات. J. inorg. الكيمياء ، 1982 ، ص 27 ، ص. 1514.

57. Ochkin A.V.، Yiguy Li. قسم المياه والتوازن في نظام TBP-HCl-HgO. الندوة الدولية الخامسة حول ظاهرة الذوبان. موسكو ، 1992 ، ص. مائة.

58. Sinegribova 0.A.، Ochkin A.V.، Baquero E. قسم المياه والتوازن في النظام TBP-HC1-H20. إضافة القيمة من خلال الاستخلاص بالمذيبات. وقائع ISEC-96. إد. بواسطة DC Shallcross ، R. Paimin ، L.M. برفتشيك. ملبورن ، أستراليا ، 1996. V. 1 ، p. 395.

59 موريس د. C.، Short E.L. مجمعات كلوريد الزنك وبروميد الزنك. الجزء الثاني. دراسات استخلاص المذيبات باستخدام الزنك -65 كمتتبع. J. كيم. المجتمع ، 1962 ، يوليو ، ص. 2662.

60. Morris D.P.C.، Short E.L.، Slater D.N. J. إلكتروشيم. Soc. ، 1963 ، v. 8 ، رقم 5 ، ص. 289.

61. Morris D.P.C.، Short E.L.، Slater D.N. J. inorg. كيمياء نووية ، 1964 ، ق. 26 ، رقم 4 ، ص. 627.

62. Forrest V.M.P.، Scargill D.، Spickernell D.R. استخلاص الزنك والكادميوم بواسطة ثلاثي فوسفات البوتيل من محاليل الكلوريد المائي. J. inorg. كيمياء نووية ، 1969 ، ق. 31 ، رقم 1 ، ص. 187.

63. Abdukayumov M.، Levin V.I.، Kozlova M.D. الكيمياء الإشعاعية ، 1972 ، المجلد 14 ، العدد 1 ، ص. 54.

64. Levin V.I.، Abdukayumov M.، Kozlova M.D. الكيمياء الإشعاعية ، 1972 ، المجلد 14 ، العدد 1 ، ص. 58.

65. E. A. Belousov، A. A. Aloveinikov، Zh. خيم ، 1975 ، عدد 20 ، ن 10 ، ص. 2686.

66. Leuze R.، Bay bar z R.، Weaver B. Nucl. الخيال. إنغنغ ، 1963 ، ق. 17 ، ص. 252.

67. Moiseev A.A.، Ivanov V.I. دليل قياس الجرعات والنظافة الإشعاعية. الطبعة الرابعة ، المنقحة. وإضافي - م: Energoatomizdat ، 1990. -252 هـ. سوف.

68. Kozlov V.F. دليل السلامة من الإشعاع. الطبعة الثالثة ، المنقحة. وإضافية - م: Energoatomizdat ، 1987. - 192 ص.

69. Nesmeyanov An. N. ، Lapitsky A.V. ، Rudenko N.P. الحصول على النظائر المشعة. م: الأدب الكيميائي GNTI ، 1954. 194 هـ.

70. كتيب الكيمياء والفيزياء. 50 إد. إد. RC الغربية. كليفلاند. شركة المطاط الكيماوي 1970.

71. Zakharov-Narcissov O.I.، Mikhailov G.G.، Ochkin A.V.، Popov A.I. ورشة عمل في الفيزياء النووية. قياس النشاط المطلق والنسبي. الدورة التعليمية. موسكو: MKhTI im. دي مينديليفا ، 1986. - 63 ص.

72. جي آي ميكولين ، "حول بعض طرق حساب تحديد الكثافة والسعة الحرارية للمحلول المختلط للإلكتروليتات ،" ز. في الكتاب. قضايا الكيمياء الفيزيائية لمحاليل الإلكتروليت. إد. جي آي ميكولينا. - لام: الكيمياء. 1968. 420 هـ ، ص. ص 401.

73. Mikulin G.I. الديناميكا الحرارية لمحاليل مختلطة من الإلكتروليتات القوية. في الكتاب. قضايا الكيمياء الفيزيائية لمحاليل الإلكتروليت. إد. G.I Mikulina. - L: الكيمياء. 1968. 420 ص. ص 202.

74. Voznesenskaya IE.، Mikulin G.I. جداول النشاط المائي في محاليل الشوارد القوية عند 25 درجة مئوية في الكتاب. قضايا الكيمياء الفيزيائية لمحاليل الإلكتروليت. إد. جي آي ميكولينا. - لام: الكيمياء. 1968. 420 هـ ، ص. ص 361.

75. Nekhaevskii S.Yu.، Ochkin AV. تحديد أنشطة ثلاثي - ن - بيوتيل الفوسفات في بعض أنظمة الاستخراج. J. المادية. الكيمياء ، 1998 v. 72 ، ص. 2251.

يرجى ملاحظة أن النصوص العلمية المعروضة أعلاه تم نشرها للمراجعة والحصول عليها من خلال التعرف على نص الأطروحة الأصلية (OCR). في هذا الصدد ، قد تحتوي على أخطاء تتعلق بنقص خوارزميات التعرف. لا توجد مثل هذه الأخطاء في ملفات PDF للأطروحات والملخصات التي نقدمها.

الكادميوم - سام غير شائع وغير معروف
مجموعة واسعة من المعادن الخطرة الفضة
الأحجار والمعادن السامة والسامة

الكادميوم(لاتيني كادميوم ، يُشار إليه بالرمز Cd) هو عنصر برقم ذري 48 وكتلة ذرية 112.411. إنه عنصر من مجموعة فرعية ثانوية من المجموعة الثانية ، الفترة الخامسة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D.I. مندليف. في الظروف العادية ، مادة الكادميوم البسيطة هي معدن ثقيل (بكثافة 8.65 جم / سم 3 - أخف من اليورانيوم) معدن انتقالي لين قابل للطرق فضي فاتحالألوان (لا تلتهم الجسد ، مثل "حجر كيربرسكي" لمنطقة جيتومير في أوكرانيا - وليس حجر أكسيد اليورانيوم ، الحجر البني الخطير). على الصورة - كبريتيد الكادميوم, غرينوكيت(قشور ترابية أصفرالألوان).

يتكون الكادميوم الطبيعي من ثمانية نظائر ، ستة منها مستقرة: 106Cd (وفرة النظائر 1.22٪) ، 108Cd (0.88٪) ، 110Cd (12.39٪) ، 111Cd (12.75٪) ، 112Cd (24 ، 07٪) ، 114Cd (28.85) ٪). تم الكشف عن النشاط الإشعاعي لاثنين من النظائر الطبيعية الأخرى: 113Cd (وفرة النظائر 12.22٪ ،-اضمحلال بنصف عمر 7.7 1015 سنة) و 116Cd (وفرة النظائر 7.49٪ ، واضمحلال بيتا المزدوج مع عمر نصف 3.0 ∙ 1019 سنة).

وصف البروفيسور الألماني فريدريش سترومير الكادميوم في النظام الدوري جزئيًا في عام 1817 (متميزًا عن الزنك). اشتبه صيادلة ماغديبورغ ، عند دراسة المستحضرات المحتوية على أكسيد الزنك ZnO ، في وجود الزرنيخ (محفز الأكسدة من الكبريتيد) فيها. نظرًا لأن أكسيد الزنك مدرج في العديد من المراهم والمساحيق والمستحلبات المستخدمة في أمراض الجلد المختلفة ، فقد حظر المفتشون بشكل قاطع بيع الأدوية المشبوهة.

بطبيعة الحال ، طالب مصنع الأدوية ، دفاعًا عن مصالحه الشخصية ، بإجراء فحص. عمل سترومير كخبير. عزل أكسيد بني بني من ZnO ، واختزله بالهيدروجين وحصل على معدن أبيض فضي ، أطلق عليه "الكادميوم" (من الكلمة اليونانية kadmeia - أكسيد الزنك ، وخام الزنك أيضًا). بغض النظر عن البروفيسور سترومير ، تم اكتشاف الكادميوم في خامات الزنك في سيليزيا (القمر الصناعي) من قبل مجموعة من العلماء - K. Hermann ، K. Carsten و W. Meisner في عام 1818.

يمتص الكادميوم النيوترونات البطيئة ، ولهذا السبب تستخدم قضبان الكادميوم في المفاعلات النووية للتحكم في معدل التفاعل المتسلسل (ChNPP). يستخدم الكادميوم في البطاريات القلوية ويتم تضمينه كمكون في بعض السبائك. لذلك ، على سبيل المثال ، يتم استخدام سبائك النحاس التي تحتوي على حوالي 1 ٪ من الكادميوم (برونز الكادميوم) لتصنيع أسلاك التلغراف والهاتف وعربات الترولي والترام وكابلات مترو الأنفاق ، نظرًا لأن هذه السبائك تتمتع بقوة ومقاومة تآكل أكبر من النحاس.

غرينوكيت (المنشطات الصفراء) على الكالسيت. يونان ، الصين. 7 × 5 سم الصورة: أ. Evseev.

يحتوي عدد من السبائك القابلة للانصهار ، مثل تلك المستخدمة في طفايات الحريق ، على الكادميوم. بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر الكادميوم جزءًا من سبائك المجوهرات دون المستوى المطلوب (اللحام بعد تبخر مكون الملغم من سبائك الملغم التي تنفجر من درجة الحرارة ، وهو محظور في البيع المفتوح - ملغم من الذهب والفضة والبلاتين مع الزئبق السام).

يستخدم هذا المعدن في طلاء منتجات الصلب بالكادميوم ، لأنه يحمل على سطحه غشاء أكسيد له تأثير وقائي. الحقيقة هي أنه في مياه البحر وفي عدد من الوسائط الأخرى ، يكون طلاء الكادميوم أكثر فعالية من الجلفنة. للكادميوم تاريخ طويل من الاستخدام في الطب المثلي (العلاج الأساسي بالأعشاب والجرعات الصغيرة - ما يسمى ب "المكملات الغذائية في الغذاء" - المكملات الغذائية والأعلاف الحيوانية). وجدت مركبات الكادميوم أيضًا تطبيقًا واسعًا - يستخدم كبريتيد الكادميوم في صناعة الطلاء الأصفر والنظارات الملونة ، بينما يستخدم فلوروبورات الكادميوم في لحام الألمنيوم والمعادن الأخرى.

يوجد الكادميوم في جسم الفقاريات (العظام والأربطة والأوتار والعضلات) ، وثبت أنه يؤثر على استقلاب الكربون ونشاط عدد من الإنزيمات وتخليق حمض الهيبوريك في الكبد. ومع ذلك ، فإن مركبات الكادميوم سامة ، والمعدن نفسه مادة مسرطنة. خطير بشكل خاص هو استنشاق أبخرة أكسيد الكادميوم CdO ، والحالات المميتة ليست شائعة. تغلغل الكادميوم في الجهاز الهضمي ضار أيضًا ، ولكن لم يتم تسجيل أي حالات تسمم قاتل ، على الأرجح يرجع ذلك إلى حقيقة أن الجسم يسعى للتخلص من السم (القيء).

الخصائص البيولوجية

اتضح أن الكادميوم موجود في جميع الكائنات الحية تقريبًا - في محتوى الكادميوم الأرضي يساوي تقريبًا 0.5 مجم لكل 1 كجم من الكتلة ، في الكائنات البحرية (الإسفنج ، تجاويف الأمعاء ، شوكيات الجلد ، ديدان المحيط الهادئ) - من 0.15 إلى 3 ملغم / كغم ، محتوى الكادميوم في النباتات حوالي 10-4٪ (على المادة الجافة). على الرغم من وجود الكادميوم في معظم الكائنات الحية ، إلا أن أهميته الفسيولوجية المحددة لم تثبت بالكامل (هرمون النمو). تمكن العلماء من معرفة أن هذا العنصر يؤثر على استقلاب الكربوهيدرات ، وتخليق حمض الهيبوريك في الكبد ، ونشاط عدد من الإنزيمات ، وكذلك استقلاب الزنك والنحاس والحديد والكالسيوم في الجسم (حجر مفضل من لاعبو كمال الأجسام الذين يزيدون كتلة العضلات ويقوون عظامهم في الرياضة - بجرعات صغيرة).

غرينوكيت (أصفر). بركان مجعد ، حوالي. إيتوروب ، جزر الكوريل ، روسيا. الصورة: A.A. Evseev.
يمكن أن تصدر للتلك والكبريت والمعادن الأخرى الشبيهة بالجرينوكتيت

هناك اقتراح ، مدعوم بالبحث ، بأن الكميات المجهرية من الكادميوم في الطعام يمكن أن تحفز نمو الجسم في الثدييات. لهذا السبب ، صنف العلماء الكادميوم منذ فترة طويلة كعنصر تتبع أساسي مشروط ، أي حيوي ، ولكن سامة في جرعات معينة. يحتوي جسم الشخص السليم على كمية صغيرة من الكادميوم. سونغ في الملحمة اليونانية والرومانية القديمة - قدموس(مكان تجارة السمومفي جنوب شرق أوروبا ("درع على أبواب تساريغراد" ، اسطنبول) ، في اليونان (أروقة ومدرجات) وفي البحر الأبيض المتوسط ​​بالقرب من تركيا - عقار). على عاميةعمال المناجم وعمال مناجم الحجر الكادميوممسمي " سم الثعبان" (المصطلحات).

الكادميوم هو واحد من أكثر الكادميوم المعادن الثقيلة السامة- في روسيا (علم القياس) يتم تعيينه في فئة الخطر الثانية - المواد شديدة الخطورة - والتي تشمل الأنتيمون والسترونشيوم والفينول والمواد السامة الأخرى (ما يعادل البضائع الخطرة ADR N 6 - السموالجمجمة والعظمتان المتقاطعتان في المعين). في نشرة الاتحاد الروسي حول السلامة البيئية وتقنيات نقل السموم "مشاكل السلامة الكيميائية" بتاريخ 29 أبريل 1999 ، يظهر الكادميوم على أنه "أخطر مادة سامة للبيئة في مطلع الألفية"!

مثل المعادن الثقيلة الأخرى ، يعتبر الكادميوم سمًا تراكميًا ، أي أنه يمكن أن يتراكم في الجسم - نصف عمره من 10 إلى 35 عامًا. بحلول سن الخمسين ، يمكن لجسم الإنسان أن يتراكم من 30 إلى 50 مجم من الكادميوم. أما "المستودعات" الرئيسية للكادميوم في جسم الإنسان فهي الكلى التي تحتوي على 30 إلى 60٪ من إجمالي كمية هذا المعدن في الجسم ، والكبد (20-25٪). فيما يلي القدرة على تراكم الكادميوم بدرجة أقل: البنكرياس والطحال والعظام الأنبوبية والأعضاء والأنسجة الأخرى. توجد كميات صغيرة من الكادميوم حتى في الدم. ومع ذلك ، على عكس الرصاص أو الزئبق ، لا يدخل الكادميوم إلى الدماغ.

بالنسبة للجزء الأكبر ، يكون الكادميوم في الجسم في حالة ملزمة - بالاقتران مع بروتين ميتالوثيونين - وهذا نوع من آلية الحماية ، رد فعل الجسم لوجود معدن ثقيل. في هذا الشكل ، يكون الكادميوم أقل سمية ، حتى في شكل منضملا يصبح غير ضار - يتراكم هذا المعدن على مر السنين ، ويمكن أن يؤدي إلى تمزق الكلى وزيادة احتمالية الإصابة بحصوات الكلى. والأخطر من ذلك هو الكادميوم ، وهو في شكل أيوني ، لأنه قريب جدًا كيميائيًا من الزنك ويمكن أن يحل محله في تفاعلات كيميائية حيوية ، حيث يعمل كمنشط زائف أو ، على العكس ، مثبط للبروتينات والإنزيمات المحتوية على الزنك.

يرتبط الكادميوم بالمواد السيتوبلازمية والنووية لخلايا الكائن الحي ويتلفها ، ويغير نشاط العديد من الهرمونات والإنزيمات ، وهو ما يفسره قدرته على ربط مجموعات السلفهيدريل (-SH). بالإضافة إلى ذلك ، فإن الكادميوم ، نظرًا لقربه من أنصاف الأقطار الأيونية للكالسيوم والكادميوم ، قادر على استبدال الكالسيوم في أنسجة العظام. نفس الوضع مع الحديد ، والذي يمكن للكادميوم أيضًا استبداله. لهذا السبب ، يمكن أن يؤدي نقص الكالسيوم والزنك والحديد في الجسم إلى زيادة امتصاص الكادميوم من الجهاز الهضمي بنسبة تصل إلى 15-20٪. يُعتقد أن جرعة يومية غير ضارة من الكادميوم للبالغين هي 1 ميكروغرام من الكادميوم لكل 1 كجم من وزن الجسم ، وكميات كبيرة من الكادميوم تشكل خطورة كبيرة على الصحة.

ما هي آليات دخول الكادميوم ومركباته إلى الجسم؟ يحدث التسمم عندما تكون مياه الشرب (MPC لمياه الشرب 0.01 مجم / لتر) ملوثة بالنفايات المحتوية على الكادميوم ، وكذلك عند تناول الخضروات والحبوب التي تنمو في الأراضي الواقعة بالقرب من مصافي النفط والمؤسسات المعدنية. يعد استخدام الفطر من هذه المناطق أمرًا خطيرًا بشكل خاص ، لأنه وفقًا لبعض المعلومات ، يمكنهم تجميع أكثر من 100 مجم من الكادميوم لكل كيلوغرام من وزنهم. يعد التدخين مصدرًا آخر لاستهلاك الكادميوم في الجسم ، سواء بالنسبة للمدخن نفسه أو من حوله ، لأن المعدن موجود في دخان التبغ.

العلامات المميزة للتسمم المزمن بالكادميوم هي ، كما ذكرنا سابقًا ، تلف الكلى ، وآلام العضلات ، وتدمير أنسجة العظام ، وفقر الدم. يحدث التسمم الغذائي الحاد بالكادميوم عند تناول جرعات مفردة كبيرة مع الطعام (15-30 مجم) أو مع الماء (13-15 مجم). في الوقت نفسه ، لوحظت علامات التهاب المعدة والأمعاء الحاد - القيء والألم والتشنجات في المنطقة الشرسوفية ، ومع ذلك ، فإن حالات التسمم القاتل بمركبات الكادميوم التي دخلت الجسم بالطعام غير معروفة للعلم ، ولكن وفقًا لتقديرات منظمة الصحة العالمية ، يمكن أن تكون الجرعة المميتة المفردة 350-3500 مجم.

يعتبر تسمم الكادميوم أكثر خطورة عن طريق استنشاق أبخرته (CdO) أو الغبار المحتوي على الكادميوم (كقاعدة عامة ، يحدث هذا في الصناعات المتعلقة باستخدام الكادميوم) - على غرار الزئبق السائل والزنجفر الأحمر (عن طريق السمية). من أعراض هذا التسمم الوذمة الرئوية والصداع والغثيان أو القيء والقشعريرة والضعف والإسهال (الإسهال). نتيجة لهذا التسمم ، تم تسجيل الوفيات.

الترياق المضاد لتسمم الكادميوم هو السيلينيوم ، مما يساعد على تقليل امتصاص الكادميوم (تعمل على آلات النسخ والطابعات في مراكز البيانات الحديثة وإعادة تعبئة خراطيش المعدات المكتبية). ومع ذلك ، لا تزال هناك حاجة إلى تناول متوازن من السيلينيوم ، ويرجع ذلك إلى حقيقة أن فائضه في الجسم يؤدي إلى انخفاض محتوى الكبريت (يشكل كبريتيد الكبريت - يربطه) ، وهذا بالتأكيد سيؤدي إلى حقيقة أن الكادميوم سوف مرة أخرى يمتصه الجسم.

حقائق مثيرة للاهتمام

ثبت أن سيجارة واحدة تحتوي من 1 إلى 2 ميكروغرام من الكادميوم. اتضح أن الشخص الذي يدخن علبة سجائر يوميًا (20 قطعة) يحصل على حوالي 20 ميكروغرامًا من الكادميوم! يكمن الخطر في حقيقة أن امتصاص الكادميوم من خلال الرئتين أقصى- من 10 إلى 20٪ ، وبالتالي ، في جسم المدخن ، يتم امتصاص من 2 إلى 4 ميكروغرام من الكادميوم مع كل علبة سجائر! عادة ما يرتبط التأثير المسرطن للنيكوتين الموجود في دخان التبغ بوجود الكادميوم ، ولا يتم الاحتفاظ به حتى بواسطة مرشحات الكربون - سرطان الرئة.

تم وصف مثال للتسمم المزمن بالكادميوم مع العديد من النتائج المميتة في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي. في اليابان ، كانت هناك حالات من المرض ، والتي السكان المحليينالملقب بـ "itai-itai" ("المرض الإيطالي") ، والذي يمكن ترجمته أيضًا إلى اللهجة المحلية كـ "oh-oh ، كم هو مؤلم!" (تسمم). كانت أعراض المرض هي آلام أسفل الظهر الشديدة ، والتي ، كما اتضح فيما بعد ، كانت ناجمة عن تلف كلوي لا رجعة فيه ؛ آلام عضلية شديدة. كان السبب في انتشار المرض في كل مكان ومساره الحاد هو التلوث العالي بيئةفي اليابان في ذلك الوقت وخصائص النظام الغذائي الياباني (الأرز والمأكولات البحرية تتراكم كمية كبيرة من الكادميوم). وتبين أن من يصابون بهذا المرض يستهلكون حوالي 600 ميكروجرام من الكادميوم يومياً!

على الرغم من حقيقة أن الكادميوم يُعرف بأنه أحد أكثر المواد سمية ، إلا أنه وجد أيضًا تطبيقًا في الطب! وهكذا ، فإن بطارية النيكل والكادميوم ، التي يتم إدخالها في صدر مريض يعاني من قصور في القلب ، توفر الطاقة لمنبه ميكانيكي للقلب. الراحة في مثل هذه البطارية هي أن المريض لا يضطر إلى الاستلقاء على طاولة العمليات لإعادة شحنها أو استبدالها. لعمر بطارية غير منقطع ، يكفي ارتداء سترة ممغنطة خاصة مرة واحدة في الأسبوع لمدة ساعة ونصف فقط.

يستخدم الكادميوم في المعالجة المثلية والطب التجريبي ، ومؤخراً تم استخدامه لإنتاج عقاقير جديدة مضادة للسرطان.

سبيكة معدنية من الخشب ، تحتوي على 50٪ بزموت ، 12.5٪ قصدير ، 25٪ رصاص ، 12.5٪ كادميوم ، يمكن صهرها في الماء المغلي.تم اختراع السبيكة في عام 1860 بواسطة المهندس ب. هذه السبيكة منخفضة الانصهار: أولاً ، الأحرف الأولى من مكونات سبيكة Wood تشكل الاختصار "WAX" ، وثانيًا ، يُنسب الاختراع أيضًا إلى B. Wood الذي يحمل الاسم نفسه - الفيزيائي الأمريكي روبرت ويليامز وود ، الذي ولد بعد ثماني سنوات (قاتل الأقران في VAK).

منذ وقت ليس ببعيد ، دخل الكادميوم في النظام الدوري إلى "تسليح" الشرطة وخبراء الطب الشرعي: بمساعدة أنحف طبقة من الكادميوم المترسبة على السطح قيد الفحص ، يمكن التعرف على بصمات الإنسان.

لقد أثبت العلماء حقيقة مثيرة للاهتمام: قصدير الكادميوم في الغلاف الجوي للمناطق الريفية يتمتع بمقاومة تآكل أكبر بكثير من الغلاف الجوي للمناطق الصناعية. يفشل هذا الطلاء بسرعة خاصة إذا زاد محتوى أنهيدريد الكبريت أو الكبريت في الهواء.

في عام 1968 ، اكتشف أحد مسؤولي الصحة الأمريكيين (الدكتور كارول) علاقة مباشرة بين الوفيات الناجمة عن أمراض القلب والأوعية الدموية ومحتوى الكادميوم في الغلاف الجوي. توصل إلى هذه الاستنتاجات من خلال تحليل بيانات 28 مدينة. في أربعة منها - نيويورك وشيكاغو وفيلادلفيا وإنديانابوليس - كان محتوى الكادميوم في الهواء أعلى منه في المدن الأخرى ؛ كما كانت نسبة الوفيات بسبب أمراض القلب أعلى.

بالإضافة إلى التدابير "القياسية" للحد من انبعاثات الكادميوم في الغلاف الجوي والمياه والتربة (المرشحات والمنظفات في الشركات ، وإزالة المساكن وحقول المحاصيل من هذه المؤسسات) ، يقوم العلماء أيضًا بتطوير تدابير جديدة واعدة. لذلك زرع العلماء في خليج نهر المسيسيبي زنابق الماء ، معتقدين أنه بمساعدتهم سيكون من الممكن تنظيف المياه من عناصر مثل الكادميوم والزئبق.

تاريخ

يعرف التاريخ العديد من "الاكتشافات" التي تمت أثناء عمليات التدقيق والمراجعات والمراجعات الوهمية. ومع ذلك ، فإن مثل هذه الاكتشافات هي أكثر إجرامية في طبيعتها من كونها علمية. ومع ذلك ، كانت هناك مثل هذه الحالة عندما أدت المراجعة التي بدأت في النهاية إلى اكتشاف عنصر كيميائي جديد. حدث ذلك في ألمانيا في بداية القرن التاسع عشر. قام طبيب المنطقة R.Rolov بفحص الصيدليات في منطقته ، أثناء المراجعة - في عدد من الصيدليات بالقرب من Magdeburg - وجد أكسيد الزنك ، مظهر خارجيمما أثار الشك واقترح محتوى الزرنيخ فيه (دواء). لتأكيد الافتراضات ، قام رولوف بإذابة الدواء المضبوط في الحمض ومرره عبر محلول من كبريتيد الهيدروجين ، مما أدى إلى ترسب راسب أصفر يشبه كبريتيد الزرنيخ. تم سحب جميع الأدوية المشبوهة - المراهم والمساحيق والمستحلبات والمساحيق - على الفور من البيع.

أثارت مثل هذه الخطوة غضب صاحب المصنع في شنيبيك ، الذي أنتج جميع الأدوية التي رفضها رولوف. رجل الأعمال هذا - هيرمان ، بصفته كيميائيًا من حيث المهنة ، أجرى فحصه الخاص للبضائع. بعد أن جرب كامل ترسانة التجارب المعروفة في ذلك الوقت للكشف عن الزرنيخ ، كان مقتنعًا بأن منتجاته كانت نقية في هذا الصدد ، والحديد الذي أربك المدقق ، أعطى اللون الأصفر لأكسيد الزنك.

بعد أن أبلغ رولوف وسلطات أرض هانوفر بنتائج تجاربه ، طالب بفحص مستقل و "إعادة تأهيل" كاملة لمنتجه. نتيجة لذلك ، تقرر معرفة رأي البروفيسور سترومير ، الذي ترأس قسم الكيمياء في جامعة غوتنغن ، وشغل في الوقت نفسه منصب المفتش العام لجميع صيدليات هانوفر. وبطبيعة الحال ، تم إرسال Stromeyer للتحقق ليس فقط من أكسيد الزنك ، ولكن أيضًا مستحضرات الزنك الأخرى من مصنع Shenebek ، بما في ذلك كربونات الزنك ، والتي تم الحصول على هذا الأكسيد منها.

من خلال تكليس كربونات الزنك ZnCO3 ، حصل فريدريش سترومير على أكسيد ، ولكن ليس أبيض ، كما كان ينبغي أن يكون ، ولكنه مصفر. نتيجة لمزيد من البحث ، اتضح أن الأدوية لا تحتوي على الزرنيخ ، كما اقترح رولوف ، أو الحديد ، كما كان يعتقد الألمان. كان سبب اللون غير المعتاد هو معدن مختلف تمامًا - لم يكن معروفًا سابقًا وشبيهًا جدًا في خصائصه بالزنك. كان الاختلاف الوحيد هو أن هيدروكسيده ، على عكس Zn (OH) 2 ، لم يكن مذبذبًا ، ولكنه كان له خصائص أساسية واضحة.

أطلق سترومير على معدن الكادميوم الجديد ، ملمحًا إلى التشابه القوي للعنصر الجديد مع الزنك - الكلمة اليونانية καδμεια (kadmeia) تشير منذ فترة طويلة إلى خامات الزنك (على سبيل المثال ، سميثسونايت ZnCO3) وأكسيد الزنك. بدورها ، تأتي هذه الكلمة من اسم الفينيقي قدموس ، الذي ، وفقًا للأسطورة ، كان أول من وجد حجر الزنك واكتشف قدرته على إعطاء النحاس (عند صهره من الخام) لونًا ذهبيًا. وفقًا للأساطير اليونانية القديمة ، كان هناك قدموس آخر - بطل هزم التنين وبنى قلعة Cadmeus على أراضي العدو الذي هزمه ، والتي نمت حولها مدينة طيبة ذات البوابات السبعة. في اللغات السامية ، تعني كلمة "kadmos" "الشرقية" أو "السربنتين" (فرغانة ، قيرغيزستان ، آسيا الوسطى - توجد أماكن تتراكم فيها الثعابين) ، والتي ربما تبني اسم المعدن من أماكن استخراجه أو تصديره من أي دولة أو مقاطعة شرقية.

في عام 1818 ، نشر فريدريش سترومير وصفًا تفصيليًا للمعدن ، الذي درس خصائصه جيدًا بالفعل. في شكله الحر ، كان العنصر الجديد معدنًا أبيض ، ناعمًا وليس قويًا جدًا ، مغطى بطبقة أكسيد بنية اللون في الأعلى. قريبًا ، كما يحدث غالبًا ، بدأت أولوية Strohmeyer في اكتشاف الكادميوم في الطعن ، لكن تم رفض جميع الادعاءات. بعد ذلك بقليل ، وجدت كيميائية أخرى ، كيرستن ، عنصرًا جديدًا في خام الزنك السليزي وأطلق عليه اسم ميلين (من الكلمة اللاتينية mellinus ، "الأصفر مثل السفرجل"). كان سبب هذا الاسم هو لون المادة المترسبة المتكونة تحت تأثير كبريتيد الهيدروجين.

مما أثار استياء كيرستن ، تحول "ميلين" إلى "كادميوم" ستروميير. حتى في وقت لاحق ، تم اقتراح أسماء أخرى للعنصر الثامن والأربعين: في عام 1821 ، اقترح جون تسمية العنصر الجديد "كلابروتيوم" - تكريما للكيميائي الشهير مارتن كلابروث - مكتشف اليورانيوم والزركونيوم والتيتانيوم ، وجيلبرت "جونونيوم" - بعد اكتشاف جونو للكويكب عام 1804. ولكن بغض النظر عن مزايا كلابروث العظيمة للعلم ، فإن اسمه لم يكن مقدرًا له أن يكتسب موطئ قدم في قائمة العناصر الكيميائية: فقد ظل الكادميوم الكادميوم. صحيح ، في الأدب الكيميائي الروسي في النصف الأول من القرن التاسع عشر ، كان يُطلق على الكادميوم في كثير من الأحيان اسم الكادميوم.

التواجد في الطبيعة

يعتبر الكادميوم عنصرًا نادرًا ومتناثرًا إلى حد ما ، ويقدر متوسط ​​محتوى هذا المعدن في القشرة الأرضية (كلارك) بحوالي 1.3 * 10-5٪ أو 1.6 * 10-5٪ بالوزن ، واتضح أن الكادميوم في يبلغ الغلاف الصخري حوالي 130 مجم / طن. يوجد القليل من الكادميوم في أحشاء كوكبنا لدرجة أنه حتى الجرمانيوم ، الذي يعتبر نادرًا ، يزيد بمقدار 25 مرة! تقريبًا نفس النسب للكادميوم والمعادن النادرة الأخرى: البريليوم والسيزيوم والسكانديوم والإنديوم. الكادميوم قريب بوفرة من الأنتيمون (2 * 10-5٪) ومرتين مثل الزئبق (8 * 10-6٪).

يتميز الكادميوم بالهجرة في المياه الجوفية الساخنة جنبًا إلى جنب مع الزنك (يوجد الكادميوم كشوائب متماثل في العديد من المعادن ودائمًا في معادن الزنك) وعناصر كالكوفيلية أخرى ، أي العناصر الكيميائية المعرضة لتكوين الكبريتيدات الطبيعية والسيلينيدات والتيلورايد ، الكبريتات وتوجد أحيانًا في الحالة الأصلية. بالإضافة إلى ذلك ، يتركز الكادميوم في الرواسب الحرارية المائية. الصخور البركانية غنية جدًا بالكادميوم ، وتحتوي على ما يصل إلى 0.2 ملغ من الكادميوم لكل كيلوغرام ؛ بين الصخور الرسوبية ، الطين هو الأغنى في العنصر الثامن والأربعين - ما يصل إلى 0.3 مجم / كجم (للمقارنة ، تحتوي الأحجار الجيرية على الكادميوم 0.035 مجم / كجم ، والأحجار الرملية - 0.03 مجم / كجم). يبلغ متوسط ​​محتوى الكادميوم في التربة 0.06 مجم / كجم.

أيضًا ، يوجد هذا المعدن النادر في الماء - في صورة مذابة (كبريتات ، كلوريد ، نترات الكادميوم) وفي معلق كجزء من معقدات عضوية معدنية. في ظل الظروف الطبيعية يدخل الكادميوم إلى المياه الجوفية نتيجة ترشيح خامات المعادن غير الحديدية ، وكذلك نتيجة تحلل النباتات والكائنات المائية القادرة على تراكمها. منذ بداية القرن العشرين ، أصبح التلوث البشري للمياه الطبيعية بالكادميوم العامل الغالب في دخول الكادميوم إلى الماء والتربة. يتأثر محتوى الكادميوم في الماء بشكل كبير بالرقم الهيدروجيني للوسط (في وسط قلوي ، يترسب الكادميوم على شكل هيدروكسيد) ، وكذلك عمليات الامتصاص. لنفس السبب البشري ، يوجد الكادميوم أيضًا في الهواء.

في الجانب القطريمحتوى الكادميوم في الهواء هو 0.1-5.0 نانوغرام / م 3 (1 نانوغرام أو 1 نانوغرام = 10-9 غرام) ، في المدن - 2-15 نانوغرام / م 3 ، في المناطق الصناعية - من 15 إلى 150 نانوغرام / م 3. يتم إطلاق الكادميوم بشكل أساسي في الهواء الجوي بسبب حقيقة أن العديد من الفحم المحترق في محطات الطاقة الحرارية يحتوي على هذا العنصر. يدخل الكادميوم ، الذي يترسب من الهواء ، في الماء والتربة. يتم تسهيل زيادة محتوى الكادميوم في التربة عن طريق استخدام الأسمدة المعدنية ، لأن معظمها تقريبًا تحتوي على شوائب طفيفة من هذا المعدن. يدخل الكادميوم من الماء والتربة إلى النباتات والكائنات الحية ويمكن "توفيره" للبشر على طول السلسلة الغذائية.

يحتوي الكادميوم على معادنه الخاصة: howliite و otavite CdCO3 و montemponite CdO (يحتوي على 87.5٪ Cd) و greenockite CdS (77.8٪ Cd) و xanthochroite CdS (H2O) x (77.2٪ Cd) cadmoselite CdSe (47٪ Cd). ومع ذلك ، فهي لا تشكل رواسب خاصة بها ، ولكنها موجودة كشوائب في خامات الزنك والنحاس والرصاص والعديد الفلزات (أكثر من 50) ، والتي تعد المصدر الرئيسي للإنتاج الصناعي للكادميوم. علاوة على ذلك ، فإن الدور الرئيسي يلعبه خامات الزنك ، حيث يتراوح تركيز الكادميوم من 0.01 إلى 5 ٪ (في sphalerite ZnS). في معظم الحالات ، لا يتجاوز محتوى الكادميوم في السفاليريت 0.4 - 0.6٪. يتراكم الكادميوم في الجالينا (0.005 - 0.02٪) ، الستانيت (0.003 - 0.2٪) ، البيريت (حتى 0.02٪) ، كالكوبايرايت (0.006 - 0.12٪) ، الكادميوم يستخرج من هذه الكبريتيدات.

يمكن للكادميوم أن يتراكم في النباتات (خاصة الفطريات) والكائنات الحية (خاصة في الماء) ، ولهذا السبب ، يمكن العثور على الكادميوم في الصخور الرسوبية البحرية - الصخر الزيتي (مانسفيلد ، ألمانيا).

طلب

المستهلك الرئيسي للكادميوم هو إنتاج مصادر التيار الكيميائي: بطاريات النيكل والكادميوم وبطاريات الفضة والكادميوم وخلايا الرصاص والكادميوم والزئبق والكادميوم في البطاريات الاحتياطية وخلايا ويستون العادية. تعد بطاريات نيكل الكادميوم (AKN) المستخدمة في الصناعة واحدة من أكثر البطاريات شيوعًا بين مصادر التيار الكيميائي الأخرى.

وتتكون الصفائح السالبة من هذه المراكم من شبكات حديدية مع إسفنج الكادميوم كعامل نشط ، والألواح الموجبة مطلية بأكسيد النيكل. المحلول الكهربائي عبارة عن محلول من البوتاس الكاوي (هيدروكسيد البوتاسيوم). تعد بطاريات النيكل والكادميوم القلوية أكثر موثوقية من بطاريات حمض الرصاص. تتميز مصادر التيار الكيميائي التي تستخدم الكادميوم بعمر خدمة طويل وتشغيل مستقر وخصائص كهربائية عالية. بالإضافة إلى أن إعادة شحن هذه البطاريات تستغرق أقل من ساعة! ومع ذلك ، لا يمكن إعادة شحن AKN بدون تفريغ أولي كامل ، وهي بالطبع أدنى من بطاريات هيدريد المعدن.

مجال واسع آخر لتطبيق الكادميوم هو ترسب الطلاءات الواقية المضادة للتآكل على المعادن (طلاء الكادميوم). يحمي طلاء الكادميوم منتجات الحديد والصلب بشكل موثوق من التآكل الجوي. في الماضي ، كان طلاء الكادميوم يتم عن طريق غمر المعدن في الكادميوم المنصهر ، عملية حديثةتتم عن طريق التحليل الكهربائي حصريًا. يتم تطبيق طلاء الكادميوم على الأجزاء الأكثر أهمية في الطائرات والسفن وكذلك الأجزاء والآليات المصممة للعمل في المناخات الاستوائية.

من المعروف أن بعض خصائص الزنك والكادميوم متشابهة ، لكن طلاء الكادميوم له مزايا معينة على الطلاء المجلفن: أولاً ، إنه أكثر مقاومة للتآكل ، وثانيًا ، من الأسهل جعله سلسًا وسلسًا. بالإضافة إلى ذلك ، على عكس الزنك ، فإن الكادميوم مستقر في بيئة قلوية. يتم استخدام قصدير الكادميوم على نطاق واسع ، ومع ذلك ، هناك منطقة يُحظر فيها استخدام طلاء الكادميوم بشكل صارم - هذه هي صناعة المواد الغذائية. هذا بسبب السمية العالية للكادميوم.

حتى نقطة معينة ، كان انتشار طلاءات الكادميوم محدودًا أيضًا لسبب آخر - عندما يتم تطبيق الكادميوم كهربائياً على جزء فولاذي ، يمكن للهيدروجين الموجود في الإلكتروليت أن يخترق المعدن ، وكما هو معروف ، يتسبب هذا العنصر في تقصف الهيدروجين في الفولاذ عالي القوة ، مما يؤدي إلى تدمير غير متوقع للمعدن تحت الحمل. تم حل المشكلة من قبل علماء سوفيات من معهد الكيمياء الفيزيائية التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. اتضح أن إضافة ضئيلة من التيتانيوم (ذرة تيتانيوم لكل ألف ذرة كادميوم) تحمي الجزء الفولاذي المطلي بالكادميوم من حدوث تقصف الهيدروجين ، حيث يمتص التيتانيوم كل الهيدروجين من الفولاذ أثناء عملية الطلاء.

ينفق حوالي عُشر الإنتاج العالمي من الكادميوم على إنتاج السبائك. تعد نقطة الانصهار المنخفضة أحد أسباب انتشار استخدام الكادميوم في السبائك منخفضة الانصهار. على سبيل المثال ، سبيكة Wood تحتوي على 12.5٪ كادميوم. تستخدم هذه السبائك كجنود ، كمواد للحصول على مصبوبات رفيعة ومعقدة ، في أنظمة مكافحة الحرائق الأوتوماتيكية ، من أجل لحام الزجاج بالمعدن. الجنود المحتويون على الكادميوم مقاومون تمامًا لتقلبات درجات الحرارة.

السمة المميزة الأخرى لسبائك الكادميوم هي خصائصها العالية في مقاومة الاحتكاك. وبالتالي ، يتم استخدام سبيكة تحتوي على 99٪ كادميوم و 1٪ نيكل لتصنيع المحامل العاملة في محركات السيارات والطائرات والمحركات البحرية. نظرًا لأن الكادميوم ليس مقاومًا بدرجة كافية للأحماض ، بما في ذلك الأحماض العضوية الموجودة في مواد التشحيم ، فإن السبائك المحمل القائمة على الكادميوم مطلية بالإنديوم. إن تصنيع سبائك النحاس مع إضافات صغيرة من الكادميوم (أقل من 1٪) يجعل من الممكن صنع أسلاك أكثر مقاومة للتآكل في خطوط النقل الكهربائية. يمكن لمثل هذه الإضافات الضئيلة من الكادميوم أن تزيد بشكل كبير من قوة وصلابة النحاس ، عمليًا دون تفاقم خصائصه الكهربائية. يستخدم ملغم الكادميوم (محلول الكادميوم في الزئبق) في تكنولوجيا طب الأسنان لتصنيع حشوات الأسنان.

في الأربعينيات من القرن العشرين ، اكتسب الكادميوم دورًا جديدًا - بدأوا في صنع قضبان التحكم والطوارئ للمفاعلات النووية منه. السبب في أن الكادميوم أصبح سريعًا مادة إستراتيجية هو أنه يمتص النيوترونات الحرارية جيدًا. لكن المفاعلات الأولى في بداية "العصر الذري" عملت حصريًا على النيوترونات الحرارية. اتضح لاحقًا أن المفاعلات النيوترونية السريعة واعدة أكثر من حيث الطاقة والحصول على الوقود النووي - 239Pu ، وأن الكادميوم غير قادر على مواجهة النيوترونات السريعة ، ولا يؤخرها. في أيام مفاعلات النيوترونات الحرارية ، فقد الكادميوم دوره المهيمن ، مما أفسح المجال للبورون ومركباته (في الواقع ، الفحم والجرافيت).

يستخدم حوالي 20٪ من الكادميوم (على شكل مركبات) لإنتاج الملونات غير العضوية. كبريتيد الكادميوم CdS هو صبغة معدنية مهمة كانت تسمى سابقًا الكادميوم الأصفر. في بداية القرن العشرين ، كان معروفًا أنه يمكن الحصول على أصفر الكادميوم بستة درجات ، تتراوح من الأصفر الليموني إلى البرتقالي. تكون الدهانات الناتجة مقاومة للقلويات والأحماض الضعيفة ، كما أنها غير حساسة تمامًا لكبريتيد الهيدروجين.

تم استخدام الدهانات التي تعتمد على CdS في العديد من المجالات - الطلاء والطباعة والطلاء الخزفي ، وكانت تغطي سيارات الركاب وحمايتها من دخان القاطرة. استخدمت الأصباغ التي تحتوي على كبريتيد الكادميوم في صناعات النسيج والصابون. ومع ذلك ، في الوقت الحاضر ، غالبًا ما يتم استبدال كبريتيد الكادميوم باهظ الثمن بأصباغ أرخص - الكادموبون (خليط من كبريتيد الكادميوم وكبريتات الباريوم) والزنك والكادميوم ليتوبون (تكوين ، مثل الكادموبون ، بالإضافة إلى كبريتيد الزنك).

مركب آخر من الكادميوم ، سيلينيد الكادميوم CdSe ، يستخدم كصبغة حمراء. ومع ذلك ، وجدت مركبات الكادميوم تطبيقها ليس فقط في إنتاج الأصباغ - يستخدم كبريتيد الكادميوم ، على سبيل المثال ، أيضًا لإنتاج الخلايا الشمسية ذات الأغشية ، والتي تبلغ كفاءتها حوالي 10-16٪. بالإضافة إلى ذلك ، CdS هي مادة كهروحرارية جيدة إلى حد ما ، والتي تستخدم كمكون من مواد أشباه الموصلات والفوسفور. يستخدم الكادميوم في بعض الأحيان في التكنولوجيا المبردة ، والتي ترتبط بأقصى قدر من التوصيل الحراري (بالنسبة للمعادن الأخرى) بالقرب من الصفر المطلق (الفراغ).

إنتاج

إن "موردي" الكادميوم الرئيسيين هم المنتجات الثانوية لمعالجة خامات الزنك والنحاس والزنك والرصاص والزنك. أما بالنسبة للمعادن الأصلية للكادميوم ، فإن الشيء الوحيد الذي يهم الحصول على الكادميوم هو Greenockite CdS ، أو ما يسمى ب "مزيج الكادميوم". يتم استخراج Greenockite مع الفريت أثناء تطوير خامات الزنك. أثناء عملية إعادة التدوير ، يتراكم الكادميوم في المنتجات الثانوية للعملية ، حيث يتم استعادته بعد ذلك.

في معالجة الخامات المتعددة الفلزات ، كما ذكرنا سابقًا ، غالبًا ما يكون الكادميوم منتجًا ثانويًا لإنتاج الزنك. وهي إما كعكات من النحاس والكادميوم (رواسب معدنية تم الحصول عليها نتيجة لمحاليل تنظيف كبريتات الزنك ZnSO4 بفعل غبار الزنك) ، والتي تحتوي على 2 إلى 12٪ كادميوم ، أو كسور (كسور متطايرة تتشكل أثناء تقطير الزنك) تحتوي على 0.7 إلى 1.1٪ كادميوم.

أغنى العناصر في العنصر الثامن والأربعين هي المركزات التي تم الحصول عليها أثناء تنقية تنقية الزنك ، ويمكن أن تحتوي على ما يصل إلى 40 ٪ من الكادميوم. من كعك النحاس والكادميوم والمنتجات الأخرى التي تحتوي على نسبة عالية من الكادميوم ، يتم ترشيحها عادةً بحمض الكبريتيك H2SO4 مع تهوية الهواء في وقت واحد. تتم العملية في وجود عامل مؤكسد - خام المنغنيز أو حمأة المنغنيز المعاد تدويرها من حمامات التحليل الكهربائي.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم استرداد الكادميوم من الغبار من مصاهر الرصاص والنحاس (يمكن أن تحتوي على 0.5 إلى 5٪ و 0.2 إلى 0.5٪ كادميوم ، على التوالي). في مثل هذه الحالات ، يتم معالجة الغبار عادةً بحمض الكبريتيك H2SO4 المركز ، ثم يتم ترشيح كبريتات الكادميوم الناتجة بالماء. يتم ترسيب إسفنجة الكادميوم من محلول كبريتات الكادميوم الناتج عن طريق عمل غبار الزنك ، وبعد ذلك يتم إذابته في حمض الكبريتيك ويتم تنقية المحلول من الشوائب بفعل كربونات الصوديوم Na2CO3 أو أكسيد الزنك ZnO ، ومن الممكن أيضًا استخدامه طرق التبادل الأيوني.

يتم عزل معدن الكادميوم عن طريق التحليل الكهربائي على كاثودات الألومنيوم أو عن طريق اختزال الزنك (إزاحة أكسيد الكادميوم CdO بواسطة الزنك من محاليل CdSO4) باستخدام مفاعلات فصل بالطرد المركزي. عادةً ما يتكون تكرير معدن الكادميوم من صهر المعدن تحت طبقة من القلويات (لإزالة الزنك والرصاص) ، بينما يمكن استخدام Na2CO3 ؛ معالجة المصهور بالألمنيوم (لإزالة النيكل) وكلوريد الأمونيوم NH4Cl (لإزالة الثاليوم).

يتم الحصول على الكادميوم ذو النقاوة الأعلى عن طريق التنقية الإلكتروليتية مع تنقية وسيطة للإلكتروليت ، والتي تتم باستخدام التبادل الأيوني أو الاستخراج ؛ تصحيح المعدن (عادة تحت ضغط منخفض) ، ذوبان المنطقة أو طرق التبلور الأخرى. من خلال الجمع بين طرق التنقية المذكورة أعلاه ، يمكن الحصول على الكادميوم المعدني مع محتوى الشوائب الرئيسية (الزنك والنحاس وغيرها) بنسبة 10-5٪ فقط من حيث الوزن. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام طرق النقل الكهربائي في الكادميوم السائل ، والتكرير الكهربائي في ذوبان هيدروكسيد الصوديوم NaOH ، والتحليل الكهربائي للملغم لتنقية الكادميوم. عندما يتم دمج ذوبان المنطقة مع النقل الكهربائي ، يمكن أن يحدث فصل نظائر الكادميوم جنبًا إلى جنب مع التنقية.

يرتبط الإنتاج العالمي من الكادميوم إلى حد كبير بحجم إنتاج الزنك وقد زاد بشكل كبير خلال العقود الماضية - وفقًا لبيانات عام 2006 ، تم إنتاج حوالي 21 ألف طن من الكادميوم في العالم ، بينما في عام 1980 كان هذا الرقم 15 ألف طن فقط . يستمر نمو استهلاك الكادميوم حتى الآن. المنتجون الرئيسيون لهذا المعدن هم دول آسيوية: الصين ، اليابان ، كوريا ، كازاخستان. إنها تمثل 12 ألف طن من إجمالي الإنتاج.

يمكن أيضًا اعتبار روسيا وكندا والمكسيك من كبار منتجي الكادميوم. يرجع تحول الإنتاج الضخم للكادميوم نحو آسيا إلى حقيقة أنه كان هناك انخفاض في استخدام الكادميوم في أوروبا ، وفي المنطقة الآسيوية ، على العكس من ذلك ، يتزايد الطلب على عناصر النيكل والكادميوم ، مما يفرض العديد لنقل الإنتاج إلى الدول الآسيوية.

الخصائص الفيزيائية

الكادميوم معدن أبيض فضي يتلألأ باللون الأزرق عند قطعه حديثًا ، لكنه يتلاشى في الهواء بسبب تكوين طبقة أكسيد واقية. الكادميوم معدن ناعم نوعًا ما - إنه أصعب من القصدير ، ولكنه أكثر ليونة من الزنك ، فمن الممكن تمامًا قطعه بسكين. بالاقتران مع النعومة ، يتمتع الكادميوم بصفات مهمة للصناعة ، مثل الليونة والليونة - يتم دحرجته بشكل مثالي إلى صفائح وسحبها إلى سلك ، ويمكن صقلها دون أي مشاكل.

عند تسخينه فوق 80 درجة مئوية ، يفقد الكادميوم مرونته ، وبالتالي يمكن سحقه بسهولة إلى مسحوق. صلابة الكادميوم وفقًا لـ Mohs تساوي اثنين ، وفقًا لـ Brinell (للعينة الملدنة) 200-275 ميجا باسكال. مقاومة الشد 64 MN / m2 أو 6.4 kgf / mm2 ، الاستطالة النسبية 50٪ (عند 20 درجة مئوية) ، مقاومة الخضوع 9.8 ميجا باسكال.

يحتوي الكادميوم على شبكة بلورية سداسية ومعبأة بشكل وثيق مع فترات: أ = 0.296 نانومتر ، ج = 0.563 نانومتر ، نسبة ج / نسبة = 1.882 ، ض = 2 ، طاقة شعرية بلورية 116 ميكرو جول / كمول. المجموعة الفضائية С6 / mmm ، نصف القطر الذري 0.156 نانومتر ، نصف القطر الأيوني Cd2 + 0.099 نانومتر ، الحجم الذري 13.01 × 10-6 م 3 / مول.

قضيب مصنوع من الكادميوم النقي ، عند ثنيه ، يصدر صدعًا ضعيفًا مثل القصدير ("صرخة القصدير") - هذه بلورات معدنية دقيقة تحك بعضها ببعض ، ومع ذلك ، فإن أي شوائب في المعدن تدمر هذا التأثير. بشكل عام ، من حيث الخصائص الفيزيائية والكيميائية والصيدلانية ، ينتمي الكادميوم إلى مجموعة المعادن الثقيلة ، التي لها معظم أوجه التشابه مع الزنك والزئبق.

نقطة انصهار الكادميوم (321.1 درجة مئوية) منخفضة للغاية ويمكن مقارنتها بنقاط انصهار الرصاص (327.4 درجة مئوية) أو الثاليوم (303.6 درجة مئوية). ومع ذلك ، فإنه يختلف عن نقاط انصهار المعادن المتشابهة في عدد من الخصائص - أقل من تلك الخاصة بالزنك (419.5 درجة مئوية) ، ولكنها أعلى من تلك الخاصة بالقصدير (231.9 درجة مئوية). درجة غليان الكادميوم منخفضة أيضًا - فقط 770 درجة مئوية ، وهو أمر مثير للاهتمام - الرصاص ، مثل معظم المعادن الأخرى ، له فرق كبير بين نقاط الانصهار والغليان.

لذا فإن نقطة غليان الرصاص (1745 درجة مئوية) أعلى بخمس مرات من نقطة الانصهار ، والقصدير ، الذي تبلغ درجة غليانه 2620 درجة مئوية ، أعلى بـ 11 مرة من نقطة الانصهار! في الوقت نفسه ، يحتوي الزنك ، على غرار الكادميوم ، على نقطة غليان تبلغ 960 درجة مئوية فقط عند نقطة انصهار 419.5 درجة مئوية ، ومعامل التمدد الحراري للكادميوم هو 29.8 * 10-6 (عند درجة حرارة 25 درجة مئوية) . أقل من 0.519 كلفن ، يصبح الكادميوم موصلًا فائقًا. الموصلية الحرارية للكادميوم عند 0 درجة مئوية هي 97.55 واط / (م * كلفن) أو 0.233 كالوري / (سم * ثانية * درجة مئوية).

السعة الحرارية النوعية للكادميوم (عند درجة حرارة 25 درجة مئوية) هي 225.02 ي / (كجم * كلفن) أو 0.055 كالوري / (جم * درجة مئوية). معامل درجة الحرارة للمقاومة الكهربائية للكادميوم في نطاق درجة الحرارة من 0 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية هو 4.3 * 10-3 ، والمقاومة الكهربائية للكادميوم (عند درجة حرارة 20 درجة مئوية) هي 7.4 * 10-8 أوم * م (7.4 * 10-6 اوم * سم). الكادميوم مغناطيسي ، قابليته المغناطيسية هي -0.176.10-9 (عند درجة حرارة 20 درجة مئوية). جهد القطب القياسي هو -0.403 فولت. تبلغ كهرسلبية الكادميوم 1.7. المقطع العرضي الفعال لالتقاط النيوترونات الحرارية هو 2450-2900-10 ~ 28 م 2. وظيفة عمل الإلكترونات = 4.1 فولت.

تبلغ كثافة الكادميوم (عند درجة حرارة الغرفة) 8.65 جم / سم 3 ، مما يجعل من الممكن تصنيف الكادميوم على أنه معدن ثقيل. وفقًا لتصنيف N. Reimers ، يجب اعتبار المعادن ذات الكثافة التي تزيد عن 8 جم / سم 3 ثقيلة. وبالتالي ، تشمل المعادن الثقيلة Pb و Cu و Zn و Ni و Cd و Co و Sb و Sn و Bi و Hg. وعلى الرغم من أن الكادميوم أخف من الرصاص (كثافة 11.34 جم / سم 3) أو الزئبق (13.546 جم / سم 3) ، إلا أنه أثقل من القصدير (7.31 جم / سم 3).

الخواص الكيميائية

في المركبات الكيميائية ، يُظهر الكادميوم دائمًا التكافؤ 2 (تكوين طبقة الإلكترون الخارجية هو 5s2) - والحقيقة هي أن ذرات عناصر المجموعة الفرعية الثانوية للمجموعة الثانية (الزنك ، والكادميوم ، والزئبق) ، مثل ذرات عناصر المجموعة الفرعية النحاسية ، لها مستوى فرعي d من الطبقة الإلكترونية الخارجية الثانية مملوءة بالكامل. ومع ذلك ، بالنسبة لعناصر المجموعة الفرعية للزنك ، فإن هذا المستوى الفرعي مستقر بالفعل ، وإزالة الإلكترونات منه يتطلب إنفاقًا كبيرًا جدًا من الطاقة. السمة المميزة الأخرى لعناصر المجموعة الفرعية للزنك ، والتي تجعلها أقرب إلى عناصر المجموعة الفرعية النحاسية ، هي ميلها إلى التكوين المعقد.

كما ذكرنا سابقًا ، يقع الكادميوم في نفس المجموعة من النظام الدوري مع الزنك والزئبق ، ويحتل موقعًا وسيطًا بينهما ، ولهذا السبب يتشابه عدد من الخصائص الكيميائية لجميع هذه العناصر. على سبيل المثال ، أكاسيد وكبريتيدات هذه المعادن غير قابلة للذوبان عمليا في الماء.

في الهواء الجاف ، يكون الكادميوم مستقرًا ، ولكن في الهواء الرطب ، تتكون طبقة رقيقة من أكسيد الكادميوم ببطء على سطح المعدن ، مما يحمي المعدن من المزيد من الأكسدة. مع الإنارة القوية ، يحترق الكادميوم ، ويتحول أيضًا إلى أكسيد الكادميوم - مسحوق بلوري من البني الفاتح إلى البني الداكن (يرجع الاختلاف في التدرج اللوني جزئيًا إلى حجم الجسيمات ، ولكن إلى حد كبير هو نتيجة عيوب الشبكة البلورية ) ، كثافة CdO 8.15 جم / سم 3 ؛ فوق 900 درجة مئوية يكون أكسيد الكادميوم متطايرًا ، وعند درجة حرارة 1570 درجة مئوية يتسامى تمامًا. تتفاعل أبخرة الكادميوم مع بخار الماء لإطلاق الهيدروجين.

تتفاعل الأحماض مع الكادميوم لتكوين أملاح لهذا المعدن. يذوب حمض النيتريك HNO3 الكادميوم بسهولة ، بينما يتم إطلاق أكسيد النيتريك وتكوين النترات ، مما يعطي الهيدرات Cd (NO3) 2 * 4H2O. من الأحماض الأخرى - الهيدروكلوريك والكبريت المخفف - الكادميوم يزيح الهيدروجين ببطء ، ويفسر ذلك حقيقة أن الكادميوم في سلسلة الفولتية يكون أبعد من الزنك ، ولكن قبل الهيدروجين. على عكس الزنك ، لا يتفاعل الكادميوم مع المحاليل القلوية. يقلل الكادميوم من نترات الأمونيوم NH4NO3 في المحاليل المركزة لنتريت الأمونيوم NH4NO2.

فوق نقطة الانصهار ، يتحد الكادميوم مباشرة مع الهالوجينات ، مكونًا مركبات عديمة اللون - هاليدات الكادميوم. CdCl2 و CdBr2 و CdI2 قابلة للذوبان في الماء بسهولة (53.2٪ بالكتلة عند 20 درجة مئوية) ، ويصعب كثيرًا إذابة فلوريد الكادميوم CdF2 (4.06٪ بالكتلة عند 20 درجة مئوية) ، وهو غير قابل للذوبان تمامًا في الإيثانول. يمكن الحصول عليها عن طريق عمل الفلور على فلوريد فلوريد الهيدروجين أو على كربونات الكادميوم. يتم الحصول على كلوريد الكادميوم عن طريق تفاعل الكادميوم مع حمض الهيدروكلوريك المركز أو كلورة المعدن عند 500 درجة مئوية.

يتم الحصول على بروميد الكادميوم ببروم المعادن أو عن طريق عمل بروميد الهيدروجين على كربونات الكادميوم. عند تسخينه ، يتفاعل الكادميوم مع الكبريت لتكوين كبريتيد CdS (أصفر ليموني إلى أحمر برتقالي) ، غير قابل للذوبان في الماء وأحماض مخففة. عندما يندمج الكادميوم مع الفوسفور والزرنيخ ، تتشكل الفوسفات والزرنيخيدات من التراكيب Cd3P2 و CdAs2 ، على التوالي ، مع الأنتيمون - أنتيمونيد الكادميوم. لا يتفاعل الكادميوم مع الهيدروجين والنيتروجين والكربون والسيليكون والبورون. تم الحصول على هيدريد CdH2 ونتريد Cd3N2 ، اللذين يتحللان بسهولة عند التسخين ، بشكل غير مباشر.

محاليل أملاح الكادميوم حمضية بسبب التحلل المائي ، القلويات الكاوية تترسب هيدروكسيد أبيض Cd (OH) 2 منها. تحت تأثير المحاليل القلوية شديدة التركيز ، يتم تحويلها إلى هيدروكسوكادمات ، مثل Na2. يتفاعل هيدروكسيد الكادميوم مع الأمونيا لتكوين مجمعات قابلة للذوبان:

الكادميوم (أوه) 2 + 6NH3 * H2O → (أوه) 2 + 6H2O

بالإضافة إلى ذلك ، يدخل Cd (OH) 2 في محلول تحت تأثير السيانيدات القلوية. فوق 170 درجة مع يتحلل إلى CdO. يؤدي تفاعل هيدروكسيد الكادميوم مع بيروكسيد الهيدروجين (بيروكسيد) في محلول مائي إلى تكوين بيروكسيدات (بيروكسيدات) من تركيبات مختلفة.

باستخدام مواد من الموقع http://i-think.ru/

ADR 6.1
المواد السامة (السم)
خطر التسمم عن طريق الاستنشاق أو ملامسة الجلد أو إذا ابتلع. خطرة على البيئة المائية أو نظام الصرف الصحي (على غرار السلع الخطرة ADR لنقل الزئبق ، أقل خطورة)
استخدم قناع خروج الطوارئ
الماس الأبيض ، رقم ADR ، الجمجمة السوداء والعظمتان المتقاطعتان

أسماك ADR
المواد الخطرة على البيئة (علم البيئة ، بما في ذلك المواد المنصهرة والقابلة للذوبان والمساحيق والمتدفقة)
خطرة على البيئة المائية أو نظام الصرف الصحي (على غرار السلع الخطرة ADR لنقل الزئبق ، أقل خطورة)