Cadmium

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZE M eV	ZP	-	¹⁰⁴Cd	{syn.}	57,7 min	ε	1,137	¹⁰⁴Ag	-	¹⁰⁵Cd	{syn.}	55,5 min	ε	2,739	¹⁰⁵Ag	-	¹⁰⁶Cd	1,25 %	Cd ist stabil mit 58 Neutronen				-	¹⁰⁷Cd	{syn.}	6,50 h	ε	1,417	¹⁰⁷Ag	-	¹⁰⁸Cd	0,89 %	Cd ist stabil mit 60 Neutronen				-	¹⁰⁹Cd	{syn.}	462,6 d	ε	0,214	¹⁰⁹Ag	-	¹¹⁰Cd	12,49 %	Cd ist stabil mit 62 Neutronen				-	¹¹¹Cd	12,8 %	Cd ist stabil mit 63 Neutronen				-	¹¹²Cd	24,13 %	Cd ist stabil mit 64 Neutronen				-	¹¹³Cd	12,22 %	7,7 · 10¹⁵ a	β^-	0,316	¹¹³In	-	^113mCd	{syn.}	14,1 a	β^- IT	0,580 0,264	¹¹³In ¹¹³Cd	-	¹¹⁴Cd	28,73 %	Cd ist stabil mit 66 Neutronen				-	¹¹⁵Cd	{syn.}	53,46 h	β^-	1,446	¹¹⁵In	-	^115mCd	{syn.}	44,6 d	β^- IT	1,627 0,181	¹¹⁵In ¹¹⁵Cd	-	¹¹⁶Cd	7,49 %	Cd ist stabil mit 68 Neutronen				-	¹¹⁷Cd	{syn.}	2,49 h	β^-	2,516	¹¹⁷In	-	¹¹⁸Cd	{syn.}	50,3 min	β^-	0,520	¹¹⁸In

- NMR-Eigenschaften

	¹¹¹Cd	¹¹³Cd	-	Kernspin	-1/2	-1/2	-	gamma / rad/T	5,673 · 10⁷	5,934 · 10⁷	-	Empfindlichkeit	0,00954	0,0109	-	Larmorfrequenz bei B = 4,7 T	42,4 M Hz	44,4 M Hz

- Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt,
gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Cadmium (auch Kadmium; lat. cadmea , griech. kadmía „Zinkerz“) ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Cd und der Ordnungszahl 48.

Geschichte

1817 entdeckten Friedrich Stromeyer und Carl Samuel Hermann unabhängig voneinander Cadmium (lateinisch cadmia, griechisch kadmeia für Galmei) in verunreinigtem Zinkcarbonat. Annähernd 100 Jahre wurde das Metall nur in Deutschland gewonnen. Strohmeyer bemerkte, dass sich verunreinigtes Zinkcarbonat beim Erhitzen verfärbte: ein Verhalten, das reines Zinkcarbonat nicht zeigte.

Wegen seiner Giftigkeit verzeichnete der British Pharmaceutical Codex von 1907 Cadmiumjodid als Mittel zur Behandlung von geschwollenen Gelenken (enlarged joints), skrofulösen Drüsen (scrofulous glands) und Frostbeulen (chilblains).

1907 definierte die International Astronomical Union ein international Ångström als das 1/6438,4696 fache der Wellenlänge einer roten Spektrallinie des Cadmiums in trockener Luft mit einem Kohlendioxidgehalt von 0,03% bei einer Temperatur von 15 °C und einem Druck von 1 Atmosphäre. Die General Conference on Weights and Measures akzeptierte im Jahr 1960 die 1.553.164,13-fache Wellenlänge einer roten Spektrallinie des Cadmiums als Sekundärdefinition eines Meters.

Vorkommen

Cadmiumhaltige Erze sind selten. Greenockit (CdS) ist fast immer mit Sphalerit (ZnS) verschwistert. Cadmium wird daher als Nebenprodukt bei der Zinkverhüttung, in kleinem Umfang auch bei der Blei- und Kupferverhüttung gewonnen. Kleinere Mengen fallen auch beim Recycling von Eisen und Stahl an.

Die Reduktion zum metallischen Cadmium erfolgt durch

Ausfällung mit Zinkpulver oder
Elektrolyse.

Eigenschaften

Cadmium ist ein weiches, hämmerbares, duktiles, blauweißes Metall. In chemischen Verbindungen liegt es meist zweiwertig vor. Chemisch gleicht es dem Zink, es neigt aber eher zur Bildung von Komplex-Verbindungen mit der Koordiationszahl 4. Cadmium ist an Luft beständig, in der Wärme bildet es eine Oxidhaut. In der Hitze verbrennt es mit rötlicher bis gelber Flamme zu Cadmiumoxid CdO. CdO wurde wegen seiner hohen Toxizität im 2. Weltkrieg von den USA auf seine Verwendbarkeit als chemischer Kampfstoff untersucht. Cadmium_1.jpg

Verwendung

Rostschutz für Eisenwerkstoffe (Vercadmen)
Nickel-Cadmium-Akkus
Farbpigmente (feuerwehrrot und postgelb (CdS)) für Farben und Kunststoffe (mittlerweile geringe Praxisbedeutung wegen möglicher Gesundheitsgefährdung)
Legierungsmetall in niedrigschmelzenden Legierungen, zum Beispiel Lagerwerkstoffe oder Woodsches Metall
Schmiermittel in Scheibenbremsen
Bestandteil von Lötwerkstoffen (Lötzinn), auch für Hartlote
Herstellung von Halbleitern
Cadmiumoxid als Leuchtstoffe in Schwarz-Weiß-Fernsehröhren sowie Zusatz in Blau- und Grünphosphor von Farbröhren.
Regelstäbe in der Nukleartechnik
Nutzung in Belichtungsmessern, da die spektrale Empfindlichkeit der des menschlichen Auges gleicht.
Cadmiumtellurid als infrarotempfindlicher Sensor für Kameras (focal plane arrays)
in Solarzellen (Cadmiumtellurid) zur Stromerzeugung
Cd-Stearat als Stabilisator in Kunststoffen beispielsweise in PVC (unempfindlich gegen Licht)
Weston Normalelement
Cadmium-Bismut-Legierungen für Schmelzsicherungen
Silber-Cadmium-Legierungen als Desoxidationsmittel in der Herstellung von Sterling-Silber
Schmuckwaren : goldgrüne Gold-Cadmium-Legierungen
Cadmium-Lampe
In der Elektrophysiologie werden Cadmium-Ionen zur Blockade spannungsaktivierter Kalziumkanäle verwendet.

Nachweis

Als Nachweisreaktion für Cadmium-Kationen gilt die Ausfällung mit Sulfid-Lösung oder Schwefelwasserstoff-Wasser als gelbes Cadmiumsulfid. Andere Schwermetallionen stören diesen Nachweis, so dass zuvor ein Kationentrenngang durchzuführen ist.

Verbindungen

Sicherheitshinweise

Cadmium und seine Verbindungen sind als "Sehr Giftig" eingestuft; außerdem besteht begründeter Verdacht auf krebsauslösende Wirkung beim Menschen. Eingeatmeter cadmiumhaltiger Staub führt zu Schäden an Lunge, Leber und Niere. Siehe Gressenicher Krankheit und Itai-Itai-Krankheit.

In Arbeitsbereichen, in denen mit erhitzten Cadmiumverbindungen (Lötplätze und Cadmierbäder) gearbeitet wird, ist für eine gute Durchlüftung oder Absaugung zu sorgen.

Cadmium ist eines der wenigen Elemente ohne biologische Funktion im menschlichen Körper. Cadmiumstaub kann aber wie ein Schwangerschaftshormon wirken. Gemäß Chemikalienverbotsverordnung darf der Cadmiumgehalt in Kunststoffen 0,01 Gewichtsprozent (100 mg/kg) nicht überschreiten. Dieser Grenzwert gilt EU-weit.

Gesundheitliche Auswirkungen bei Inkorporation in den menschlichen Körper

Cadmium ist in der chemischen Industrie ein unvermeidbares Nebenprodukt der Zink-, Blei- und Kupfergewinnung. Auch in Düngern und Pestiziden ist Cadmium zu finden.

Aufnahme und Gefahren

Hauptsächlich wird Cadmium vom Menschen durch die Nahrung aufgenommen. Die Bioakkumulation im Körper wird dadurch wesentlich erhöht. Zu den cadmiumreichen Nahrungsmitteln zählen: Leber, Pilze, Schellfische, Muscheln, Kakaopulver und getrocknetes Seegras. Darüber hinaus enthalten Leinsamen viel Cadmium. Aus diesem Grunde wird empfohlen täglich nicht mehr als 20g Leinsamen zu sich zu nehmen. Zudem kommt es seit der Einführung von Kunstdüngern zu einer Anreicherung von Cadmium auf landwirtschaftlichen Flächen und somit in nahezu allen Lebensmitteln. Cadmium ist als Verunreinigung in Phosphaterzen natürlich enthalten. Durch die weltweite Verknappung des Rohstoffs Phosphat werden zunehmend stärker cadmiumhaltige Vorkommen ausgebeutet. Im Gegensatz zur Aufbringung von Klärschlamm gibt es für die Aufbringung von Kunstdüngern keine gesetzlichen Höchstwert für Cadmium. Aber auch Tabakrauch transportiert große Cadmiummengen in die Lungen, von wo aus es sich mit dem Blut im Körper verteilt.

Besonders Personen, die in Fabriken mit hohem Cadmiumausstoß arbeiten, sind erhöhten Gefahren ausgesetzt. Aber auch von wilden Müllplätzen und Metallwerken gehen Gefahren aus. Das Einatmen von Cadmium kann die Lungen ernsthaft schädigen und sogar zum Tod führen. Unfälle in der Industrie wie in der chinesischen Provinz Guangdong und jahrzehntelange Emissionen wie im Falle der Gressenicher Krankheit machen die realen Gefahren deutlich.

Vorgang im menschlichen Körper

Cadmium wird durch das Blut zuerst zur Leber transportiert, wo es sich mit Proteinen zu Komplexen verbindet, die danach weiter zu den Nieren transportiert werden. In der Leber induziert es die Synthese von Metallothioneinen, die das restliche Cadmium bereits im Darm binden und so zur Ausscheidung bringen können. In den Nieren sammelt sich Cadmium. Durch Behinderung und Zerstörung der normalen Nierenfunktion wird ein Ausscheiden eigentlich essentieller Proteine und Kohlenhydrate herbeigeführt. Es braucht sehr lange, bis das Cadmium, das sich in die Nieren eingelagert hat, wieder ausgeschieden werden kann. (siehe Bioakkumulation)

Schädigungen und Symptome

Durchfall, Magenschmerzen und heftiges Erbrechen
Nierenschädigung
Knochenbrüche
Schäden am Zentralnervensystem
Schäden am Immunsystem
Störungen in der Fortpflanzung und eventuell sogar Unfruchtbarkeit
Psychische Störungen
Mögliche DNA-Schaden und Krebsentstehung

Weblinks

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