Cadmium

Eigenschaften des Elements

Einordnung in das Periodensystem
der Elemente und Eigenschaften
Atombau
Ordnungszahl: 4848 Protonen
48 Elektronen
5. Periode5 besetzte Elektronenschalen
II. Nebengruppe12 Außenelektronen
Elektronenkonfiguration im Grundzustand

Kr 5s24d1 0

Elektronegativität1,7
Ionisierungsenergie in eV8,993
häufigste Oxidationszahlen

II

Atommasse des Elements in u112,41
Atomradius in 10- 1 0m1,489
Ionenradius in 10- 1 0m1,3 (+2)
Aggregatzustand im Normalzustandfest

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in Bild bei 25 °C8,65
Härte nach Mohs und Brinell2; 19,6 · 107
Schallgeschwindigkeit in Bild2310
Schmelztemperatur in °C321
spezifische Schmelzwärme in Bild56,93
Siedetemperatur in °C765
spezifische Verdampfungswärme in Bild888,5
Standardentropie S0 in Bild52
Wärmeleitfähigkeit in Bild bei 27°C96,8
spezifische Wärmekapazität in Bild bei 25 °C0,232
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3 Bild 
spez. elektrischer Widerstand in Bild0,0750
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre,
Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)
0,00003

Bild
Cadmium

Isotope des Elements 

In der Natur kommt Cadmium als Gemisch von sechs stabilen und zwei radioaktiven und sehr langlebigen Isotopen vor. Außerdem sind noch 26 weitere radioaktive Isotope künstlich hergestellt worden.

Ordnungszahl ZMassen- zahl AAtommasse in uHäufigkeit
in %
Art der Strahlung
und Energie in MeV
Halbwertszeit
48106105,906 4631,2%  
 108107,904 1870,9%  
 110109,903 01212,4%  
 111110,904 18812,8%  
 112111,902 76224,1%  
 113112,904 40812,3%β Bild, γ9 x 101 5a
 114113,903 36028,7%  
 115114,905 43künstlichβ Bild: 1,653,5 h
 116115,904 7627,6% 2,6 x 101 9a
 117116,907 24künstlichβ Bild: 0,750 min.

Energieniveauschema

Bild

Weitere Eigenschaften

Cadmium ist ein silberweißes Schwermetall. Es läuft an Luft sehr schnell an (gelblich graue Farbe). Cadmium ist weich und lässt sich leicht verformen (mit einem Messer schneiden, zu Drähten ziehen oder Blechen walzen). Es hat eine niedrige Schmelz- und Siedetemperatur und leitet Wärme und elektrischen Strom gut. Cadmium gehört zur Zinkgruppe. In seinen Verbindungen bildet Cadmium fast ausschließlich die Oxidationsstufe II, in selteneren Fällen tritt es auch in der Stufe I auf. An der Luft ist Cadmium beständig, doch nach einigen Tagen verliert es seinen Glanz, da es von einer grauweißen carbonathaltigen Schicht überzogen wird. Wird es stark erhitzt, entzündet es sich und verbrennt zu Cadmium(II)-oxid. In der Hitze verbindet es sich auch mit den Halogenen zu Cd(II)-Halogeniden. Cadmium ist ein unedles, elektropositives Metall. In oxidierenden Säuren löst sich Cadmium leicht, während es sich in nichtoxidierenden Säuren weniger leicht löst. Fast alle Cadmiumverbindungen sind sehr giftig.

Entdeckung

1817 entdeckte der deutsche Apotheker CARL SAMUEL HEREMANN (1765 - 1846) in Schönbeck Cadmium im Zinkoxid. Im gleichen Jahr entdeckte der deutsche Chemiker FRIEDRICH STROHMEYER (1776 - 1835) es im Zinkcarbonat und isolierte es. STROHMEYER schlug den Namen Cadmium und das Symbol «Cd» vor.

Vorkommen/Herstellung

Cadmium gehört zu den selteneren Elementen auf der Erde, es steht an 63. Stelle der Elementhäufigkeit. In der Natur kommt es nie gediegen vor, nur in Form von Verbindungen, meist mit Zink. In Zinkblende und im Zinkspat ist es enthalten. Die Hauptvorkommen an Cadmium liegen in den USA, Kanada, Australien und den GUS-Staaten. Cadmium wird großtechnisch als Nebenprodukt der Zink-, Kupfer- und Bleiverhüttung gewonnen. Dem Recycling von cadmiumhaltigen Industrieabfällen kommt immer mehr Bedeutung zu. Cadmium fällt auch bei der Zinkproduktion an. Bei der trockenen Zink-Herstellung wird das leichter flüchtige Cadmium bei der Röstreduktion der Zinkblende abdestilliert und verbrennt zu Cadmiumoxid. Nach Anreicherung der Zinkstäube mit Cadmiumoxid werden diese elektrolytisch und unter Kokszusatz reduziert und nochmals abdestilliert, bis man Cadmium in einem Reinheitsgrad von 99 % erhält. Bei der nassen Zink-Herstellung wird das edlere Cadmium aus der Zinkerzlauge durch Zinkstaub reduziert. Der erhaltene Cadmiumschwamm wird zu Cadmiumoxid oxidiert und in Schwefelsäure gelöst. Durch Elektrolyse der Cadmiumsulfat-Lösung erhält man 99.7 % Cadmium. Durch das Zonenschmelzverfahren erhält man anschließend Cadmium in einem sehr hohen Reinheitsgrad. Gehandelt wird Cadmium in Form von Granalien, Kugeln, Stangen oder Platten. Die wichtigsten Produktionsländer sind die GUS-Staaten, Japan, die USA, Kanada, Belgien und Deutschland.

Verwendung

Die größte Menge des produzierten Cadmiums wird als Rostschutz für Eisen verwendet. Es dient weiterhin als Elektrodenmaterial in Ni-Cd- und Ag-Cd-Akkumulatoren, in «Weston-Normalelementen» und in weiteren Verbindungen für Halbleiterzwecke. Cadmium wird in Form von Cadmium-Seifen auch als Stabilisator von Kunststoffen und in Farbpigmenten verwendet. Es ist auch Bestandteil vieler Legierungen mit Kupfer, Nickel und Silber als Lagermetall, mit Zinn, Blei und Bismut als Lote und niedrig schmelzende Legierungen.

Wichtige Verbindungen

Die Cadmiumchalkogenide CdS und CdSe sind als anorganische Farbpigmente von Bedeutung. Es werden sowohl normale (CdO) als auch Peroxide (CdO2) gebildet.

Bau

Die Cadmiumatome kristallisieren in einer hexagonal-dichtesten Kugelpackung.

Stand: 2010
Dieser Text befindet sich in redaktioneller Bearbeitung.

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