Cadmio

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Cadmio
Aspetto
Aspetto dell'elemento
metallo bianco argenteo
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico cadmio, Cd, 48
Serie metalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco 12, 5, d
Densità 8650 kg/m³
Durezza 2
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 112,411 amu
Raggio atomico (calc.) 155 (161) pm
Raggio covalente 148 pm
Raggio di van der Waals 158 pm
Configurazione elettronica [Kr]4d10 5s2
e per livello energetico 2, 8, 18, 18, 2
Stati di ossidazione 2 (debolmente basico)
Struttura cristallina esagonale
Proprietà fisiche
Stato della materia solido
Punto di fusione 594,22 K (321,07 °C)
Punto di ebollizione 1040 K (767 °C)
Volume molare 13,00×10-6 m³/mol
Entalpia di vaporizzazione 100 kJ/mol
Calore di fusione 6,192 kJ/mol
Tensione di vapore 14,8 Pa a 597 K
Velocità del suono 2310 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS 7440-43-9
Elettronegatività 1,69 (scala di Pauling)
Calore specifico 233 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica 13,8×106/(m·ohm)
Conducibilità termica 96,8 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 867,8 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1631,4 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 3616 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
108Cd 0,89% Cd è stabile con 60 neutroni
109Cd sintetico 462,6 giorni ε 0,214 109Ag
110Cd 12,49% Cd è stabile con 62 neutroni
111Cd 12,8% Cd è stabile con 63 neutroni
112Cd 24,13% Cd è stabile con 64 neutroni
113Cd sintetico 7,7×1015 anni β- 0,316 113In
113Cdm sintetico 14,1 anni β-
IT
0,580
0,264
113In
 
114Cd 28,73% Cd è stabile con 66 neutroni
116Cd 7,49% Cd è stabile con 68 neutroni
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il cadmio è l'elemento chimico di numero atomico 48. Il suo simbolo è Cd. Di aspetto metallico, è tossico e relativamente raro; tenero, bianco-argenteo con riflessi azzurrognoli. Si trova nei minerali dello zinco e trova largo impiego nelle pile ricaricabili.

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Il cadmio è un metallo bivalente dall'aspetto argenteo con riflessi azzurrognoli; è malleabile, duttile e tenero al punto che può essere tagliato con un normale coltello. Sotto molti aspetti assomiglia allo zinco ma tende a formare composti più complessi di quest'ultimo.

Nei suoi composti ha numero di ossidazione +2. Sono noti alcuni rari casi in cui ha numero di ossidazione +1.

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Circa tre quarti della quantità di cadmio prodotta vengono usati nelle pile al nichel-cadmio, mentre il quarto rimanente è principalmente usato per produrre pigmenti, rivestimenti e stabilizzanti per materie plastiche.

Tra gli altri usi si annoverano:

  • L'impiego in leghe metalliche bassofondenti e per saldatura
  • L'impiego in leghe metalliche ad alta resistenza all'usura
  • L'impiego nelle cadmiature, ovvero nel rivestimento di materiali con un film di cadmio metallico tramite elettrodeposizione
  • Come barriera per controllare le reazioni di fissione nucleare
  • Composti del cadmio sono usati per produrre i fosfori dei televisori in bianco e nero e i fosfori blu e verdi dei televisori a colori
  • Il solfuro di cadmio è un pigmento giallo
  • L'impiego in alcuni semiconduttori
  • Alcuni composti del cadmio sono degli stabilizzanti per il PVC
  • È stato usato per costruire il primo rivelatore di neutrini

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il cadmio (dal latino cadmia, a sua volta dal greco kadmeia, calamina = scaglia di laminazione) fu scoperto nel 1817 in Germania da Friedrich Strohmeyer, che lo individuò tra le impurità della calamina, un minerale a base di carbonato di zinco, notando che alcuni campioni impuri di calamina cambiavano colore per riscaldamento, a differenza della calamina pura.

Benché il cadmio e i suoi composti siano molto tossici, la farmacopea britannica (British Pharmaceutical Codex) del 1907 elenca lo ioduro di cadmio tra i medicinali per curare "le giunture ingrossate, la scrofola e i geloni".

Nel 1927 la Conferenza Internazionale dei Pesi e delle Misure ridefinì il metro come 1.553.164,13 volte la lunghezza d'onda della linea rossa dello spettro del cadmio e tale definizione restò in vigore fino a quando fu sostituita da quella basata sul kripton.

Il cadmio è stato anche il protagonista di un grande inquinamento del suolo e delle acque in Giappone che ha causato l'insorgere della malattia itai-itai.

Disponibilità[modifica | modifica wikitesto]

I minerali di cadmio sono rari e si trovano in piccole quantità.Esistono anche alcuni rari minerali del cadmio quali il solfuro (greenockite) e il carbonato basico (otavite). La Greenockite (CdS), l'unico minerale di cadmio importante, è quasi sempre associata alla sfalerite (ZnS). Perciò il cadmio viene estratto in genere come sottoprodotto dell'estrazione e della raffinazione dello zinco e, in minor misura, del piombo e del rame. Piccole quantità di cadmio (circa il 10% del consumo totale) provengono dal riciclaggio di rottami di ferro e d'acciaio. La produzione di cadmio negli Stati Uniti cominciò nel 1907, ma l'uso corrente di questo elemento cominciò soltanto dopo la prima guerra mondiale.

Isotopi[modifica | modifica wikitesto]

Il cadmio che si trova in natura consiste di sei isotopi stabili. Del cadmio sono stati inoltre individuati 27 radioisotopi di cui i più stabili sono 113Cd con un'emivita di 7,7 × 1015  anni, 109Cd (462,6 giorni) e 115Cd (53,46 ore). Tutti gli altri hanno tempi di dimezzamento inferiori a 2,5 ore e la maggior parte di loro inferiore a 5 minuti. Questo elemento ha inoltre 8 metastati di cui i più stabili sono 113Cdm (emivita: 14,1 anni), 115Cdm (44,6 giorni) e 117Cdm (3,36 ore).

Gli isotopi del cadmio hanno un peso atomico che va da 96,935 amu (97) a 137,934 (138Cd). La principale modalità di decadimento degli isotopi più leggeri di 112Cd è la cattura elettronica con conseguente trasformazione in argento, per gli altri è il decadimento beta con trasformazione in indio.

Precauzioni e tossicologia[modifica | modifica wikitesto]

Avvertenza
Le informazioni riportate non sono consigli medici e potrebbero non essere accurate. I contenuti hanno solo fine illustrativo e non sostituiscono il parere medico: leggi le avvertenze.
Simboli di rischio chimico

tossico nocivo pericoloso in ambiente
pericolo


frasi H: 350 - 341 - 361 - 330 - 372 - 410 [1]
consigli P: 201 - 260 - 273 - 281 - 284 - 310 [2]


Le sostanze chimiche
vanno manipolate con cautela

Avvertenze

Il cadmio non riveste alcun ruolo biologico nel corpo umano. Sia esso sia i suoi composti sono tossici perfino a basse concentrazioni e tendono ad accumularsi negli organismi e negli ecosistemi.

I lavoratori a rischio sono:

  • Addetti alla produzione di leghe contenenti cadmio
  • Addetti alla cadmiatura di oggetti metallici
  • Addetti alla lavorazione di pigmenti contenenti cadmio
  • Addetti alla saldatura di elettrodi contenenti cadmio

Nel maneggiare il cadmio e i suoi composti è perciò importante lavorare sotto una cappa aspirante in modo da non inalarne i vapori. L'esposizione a lungo termine al cadmio dei lavoratori dei bagni galvanici per cadmiatura produce seri problemi di tossicità. Le polveri di cadmio vengono assorbite soprattutto per via inalatoria e in minima parte tramite cute e mucose. Una volta assorbito, il cadmio si lega ai globuli rossi e alle proteine plasmatiche per poi accumularsi nel fegato e nei reni. In questi organi può permanere anche per diversi anni, rendono difficile il monitoraggio biologico dell'esposizione acuta. Una volta depositato, il cadmio viene smaltito assai lentamente attraverso la via fecale e urinaria.

Patogenesi[modifica | modifica wikitesto]

Il cadmio plasmatico si lega principalmente alla metallotioneina, una proteina plasmatica contenente diversi gruppi sulfidrilici; la proteina contenente cadmio viene eliminata attraverso la filtrazione glomerulare per poi essere riassorbita dalle cellule del tubulo prossimale, nelle quali provoca tossicità. La larga quota riassorbita spiega perché nelle fasi iniziali dell'esposizione il cadmio venga debolmente escreto con le urine (escrezione comunque significativa); successive e durature esposizioni fanno sì che la tossicità sulle cellule tubulari porti all'incapacità da parte del rene di riassorbire il cadmio escreto, con cadmiuria rilevante.

Esposizione acuta[modifica | modifica wikitesto]

Un'esposizione a polveri di cadmio pari a 5 mg/m³ è letale in circa 8 ore; esposizioni pari a 1 mg/m³ possono invece dare una tossicità rilevante a livello dell'albero respiratorio, con dispnea, tosse, febbre e astenia. L'ingestione di alimenti contaminati con cadmio provoca invece una sindrome gastroenterica caratterizza da diarrea, nausea, vomito e disidratazione.

Esposizione cronica[modifica | modifica wikitesto]

Per la tipica patogenesi, il bersaglio principale del cadmio è il rene. La malattia derivante è una glomerulopatia e una tubulopatia e conseguente proteinuria. Con il tempo si instaura anche aminoaciduria, glicosuria, iperfosfaturia e calciuria. Quest'ultimo elemento è il principale responsabile dei quadri di osteoporosi, osteomalacia e calcolosi delle vie urinarie presenti nei soggetti cronicamente esposti al cadmio. Le polveri e i fumi di cadmio sono inoltre chiamati in causa come induttori di enfisema polmonare e carcinoma polmonare. Altri quadri caratteristici sono l'atrofia delle mucose nasali e conseguente anosmia. Vi può inoltre essere anemia ferrocarenziale per riduzione dell'assorbimento del ferro, epatopatia e colorazione giallognola dello smalto dentale.

Indicatori di dose[modifica | modifica wikitesto]

L'unico indicatore di dose disponibile è il cadmio urinario. Come descritto nel paragrafo "patogenesi", il cadmio urinario viene escreto sia nelle prime fasi di esposizione sia quando sopraggiunge il danno renale. Inoltre per l'immagazzinamento nel parenchima epatico e renale, la cadmiuria può rimanere elevata anche dopo molto tempo dall'esposizione. Per questo, la cadmiuria è un buon indicatore di dose solo se contestualizzato all'interno di una precisa anamnesi lavorativa.

Indicatori di effetto[modifica | modifica wikitesto]

La nefropatia da cadmio provoca l'escrezione di diverse proteine a basso peso molecolare. Per questo, se vi è cadmiuria, ritrovare queste proteine a livello renale è un indicatore tipico di danno renale. Tra queste hanno particolare importanza la nacetilglucosaminidasi e la proteina legante il retinolo; il danno renale cronico può essere sospettato ogni qualvolta la proteinuria rimanga elevata anche dopo cessata esposizione al cadmio.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ scheda del cadmio stabilizzato su IFA-GESTIS
  2. ^ Sigma Aldrich; rev. del 15.12.2010

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

chimica Portale Chimica: il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia