Кадмий

Влияние на человека

Какое вредное влияние оказывает кадмий на организм человека? Основные проблемы, связанные с кадмием.

• Кадмий вызывает у человека токсические проявления умеренной и средней степени тяжести. Он может поражать почки и нарушать кровяное давление, являясь одним из факторов развития гипертонии. Этот тяжелый металл не настолько токсичен как свинец или ртуть, потому что он, по-видимому, не попадает в мозг.
• Уменьшить токсичность кадмия и вывести его из тканей в тяжелых случаях отравления можно путем введения витаминов внутривенно. С этой же целью применяются препараты, содержащие цинк, медь, железо, селен.

Избегайте воздействия сигаретного дыма, употребления загрязненных морских и рафинированных продуктов, в то же время старайтесь поддерживать в организме достаточный уровень цинка.

Отравление кадмием

Острое пищевое отравление кадмием наступает при поступлении больших разовых доз с пищей (15-30 мг) или с водой (13-15 мг). При этом наблюдаются признаки острого гастроэнтерита — рвота, боли и судороги в эпигастральной области. Гораздо опаснее отравление кадмием при вдыхании его паров или кадмийсодержащей пыли (как правило, на связанных с использованием кадмия производствах). Симптомами такого отравлениея являются отек легких, головная боль, подташнивание или рвота, озноб, слабость и диарея. В результате таких отравлений были зафиксированы смертельные случаи.

Кадмий считают повинным в развитии поражений почек, нервной системы, семенников у мужчин и яичников у женщин. Кроме того, он способствует повышению давления и, возможно, является канцерогеном.

Ссылки Править

• Страница 0 — краткая статья
• Страница — энциклопедическая статья
• Разное — на страницах: , , ,

Чем опасен для человека?

Люди отравляются кадмием, употребляя воду и зерновые, овощи, растущие на землях, расположенных вблизи от нефтеперегонных заводов и металлургических предприятий. Появляются невыносимая боль в мышцах, непроизвольные переломы костей (кадмий способен вымывать кальций из организма), деформация скелета, нарушения функций легких, почек и других органов. Излишек кадмия может вызывать злокачественные опухоли.

Канцерогенное действие никотина, находящегося в табачном дыме, как правило, связано с присутствием кадмия.

Выделяется кадмий с калом и мочой, но не более 48 мг в день. Больше всего он накапливается в печени и почках, немного — в крови.

Чем больше развита промышленность в стране, тем больше, к сожалению, концентрация этого элемента в почве. В присутствии суперфосфатов растения усваивают кадмий в больших количествах, а если суперфосфатов мало, то кадмий может не усваиваться или усваиваться в минимальных количествах.

Кадмий в судебно-медицинском отношении

При отравлении соединениями К. экспертное значение имеют следующие клин, симптомы: резкие боли в области живота, тошнота, рвота, иногда кровавая, понос, появление эритроцитов и белка в моче, увеличение печени.

При вскрытии трупа отмечаются следующие изменения: жировая дистрофия печени и почек, отек и полнокровие легких. Могут быть обнаружены кровоизлияния в легкие (частичный ателектаз). При тяжелых отравлениях соединениями К. описаны жировая инфильтрация поджелудочной железы, полнокровие селезенки.

Суд.-хим. определение К. производится в различных органах и костях трупа человека дробным методом после окисления органического субстрата в смеси концентрированных серной и азотной к-т или в хлорной к-те в присутствий серной и азотной к-т. Определенный объем минерализата, освобожденного от окислителей, экстрагируют в присутствии диэтилдитиокарбамата натрия хлороформом, затем реэкстрагируют 1 н. р-ром соляной к-ты.

При суд.-хим. определениях К. предварительно связывают медь, почти всегда сопровождающую К. Для этого к исследуемой жидкости добавляют избыток цианистого калия, переводящего медь в комплексное соединение, и р-р насыщают сероводородом или обрабатывают сульфидом натрия. При наличии К. образуется желтый осадок — CdS.

Обнаружение К. производится при помощи макро- и микрометодов.

Макрометод позволяет обнаруживать К. при его содержании 4 мг в 100 г органа.

С насыщенным р-ром бруцина в присутствии бромида калия в р-ре, содержащем К., образуются бесцветные призматические кристаллы, собранные в сфероиды. При действии бромида калия в присутствии пиридина образуются кристаллы в виде сфероидов.

Количественное определение К. производится при помощи комплексона III в присутствии хромогена черного EТ-00 или эриохрома синего.

В печени и почках К. может быть определен в количестве от 0,64 до 6,68 мг и от 1,32 до 8,48 мг в 100 г ткани соответственно. Естественно содержащееся количество К. в организме человека должно учитываться при суд.-мед. оценке результатов определения К. в органах человека.

Таблица 1. СОДЕРЖАНИЕ КАДМИЯ В НЕКОТОРЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ (по Геннигу, 1976)

Таблица 2 СОДЕРЖАНИЕ КАДМИЯ В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ ЧЕЛОВЕКА (в мкг на 1 г веса ткани)

Библиография Воробьева Р. С. и Шабалина Л. П. Экспериментальное исследование токсических свойств различных соединений кадмия, Гиг. и сан., № 2, с. 102, 1975; Радиационная защита, пер. с англ., под ред. М. А. Смирнова, с. 171, М., 1961; Тарасенко Н. Ю. и Воробьева Р. С. Гигиенические проблемы при использовании кадмия, Вестн. АМН СССР, № 10, с. 37, 1973; Тарасенко Н. Ю. и др. Кадмий во внешней среде и его влияние на обмен кальция, Гиг. и сан., № 9, с. 22, 1975, библиогр.; Токсикология редких металлов, под ред. 3. И. Израэльсона, с. 135, М., 1963; X e н н и г А. Минеральные вещества, витамины, биостимуляторы в кормлении сельскохозяйственных животных, пер. с нем., с. 197, М., 1976; Швайкова М. Д. Токсикологическая химия, с. 337, М., 1975; AnkeM. а. о. Cadmium and its influence on plants, animals and man, в кн.: Trace substances in environm, health, ed. by D. D. Hemphill, v. 10, p. 105, Univ. Missouri, Columb., 1976; F r i-b e rgL. a. o. Cadmium in the environment, Cleveland, 1974; Malcolm D. Potential carcinogenic effect of cadmium in animals and men, Ann. Occup. Hyg., v. 15, p. 33, 1972, bibliogr.; Nordberg G. F. Cadmium metabolism and toxicity, Stockholm, 1972, bibliogr.; U n d e r w o o d E. J. Trace elements in human and animal nutrition, p . 243, N. Y., 1977.

Химические свойства

Кадмий расположен в одной группе периодической системы с цинком и ртутью, занимая промежуточное место между ними, поэтому некоторые химические свойства этих элементов сходны. На воздухе кадмий устойчив и не утрачивает металлического блеска. Вступает в реакцию с кислородом лишь при нагревании до 350 °C с образованием оксида кадмия CdO{\displaystyle {\ce {CdO}}}. Сульфиды и оксиды этих элементов практически нерастворимы в воде. С углеродом кадмий не взаимодействует и карбидов не образует. Вступает в реакции с кислотами-неокислителями выделяя водород: Cd+H2SO4(20%)⟶CdSO4+H2{\displaystyle {\ce {Cd+H2SO4(20\%)->CdSO4+H2}}}

Сплавы

Кадмий используется как компонент твёрдых припоев (сплавов на основе серебра, меди, цинка) для снижения их температуры плавления. Около 10 % производимого кадмия — компонент ювелирных и легкоплавких сплавов. Сплав кадмия с золотом имеет зеленоватый цвет.

Защитные покрытия

40 % производимого кадмия используется для нанесения антикоррозионных покрытий на металлы. Кадмирование стальных деталей даёт большую устойчивость против коррозии, особенно в морской воде.

Кадмирование — это электролитическая процедура нанесения кадмиевых покрытий на поверхность металлоизделий. Кадмием покрывают высокоуглеродистые, инструментальные и нержавеющие стали, а кадмирование хлористо-аммонийное наносят на высокопрочные стали.

Химические источники тока

Около 20 % кадмия идёт на изготовление кадмиевых электродов, применяемых в аккумуляторах (никель-кадмиевых и серебряно-кадмиевых), нормальных элементах Вестона, в резервных батареях (свинцово-кадмиевый элемент, ртутно-кадмиевый элемент) и др.

Пигменты

Около 20 % кадмия используется для производства неорганических красящих веществ (сульфиды и селениды, смешанные соли, например, сульфид кадмия — кадмий лимонный).

Другие сферы применения

• Сульфид кадмия применяется для производства плёночных солнечных батарей с КПД около 10—16 %, а также как очень хороший термоэлектрический материал.
• Кадмий используется как компонент полупроводниковых материалов и люминофоров.
• Кадмий очень хорошо захватывает тепловые нейтроны (среднее сечение радиационного захвата тепловых нейтронов изотопом 114Cd составляет 20600 барн). Поэтому кадмий служит для изготовления регулирующих стержней для атомных реакторов и в качестве защиты от нейтронов. Иногда эти свойства используются в экспериментальных моделях противоопухолевой терапии (нейтрон-захватная терапия).
• Фтороборат кадмия — важный флюс, применяемый для пайки алюминия и других металлов.
• Теплопроводность кадмия вблизи абсолютного нуля — наивысшая среди всех металлов, поэтому кадмий иногда применяется для криогенной техники.
• Экранирование гамма-спектрометров от естественного радиационного фона: «свинцовый домик», в котором располагается спектрометрический датчик, выстилается изнутри медным и кадмиевым слоями для экранирования паразитного излучения свинца, искажающего гамма-спектр измеряемого вещества.

Ограничение применения

В 2016 году принят Технический регламент Евразийского экономического союза «Об ограничении применения опасных веществ в изделиях электротехники и радиоэлектроники» (ТР ЕАЭС 037/2016), по которому содержание кадмия в изделиях электротехники и радиоэлектроники не должно превышать 0,01 % по весу однородного материала (Приложение N 2). В Европейском союзе действует аналогичная директива RoHS, существенно ограничивающая использование кадмия.

[править] Литература

• Глоссарий терминов по химии // Й.Опейда, О.Швайка. Ин-т физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко НАН Украины, Донецкий национальный университет — Донецк: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
• Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого . — Донецк: Донбасс, 2004. — ISBN 966-7804-14-3
• Р. Рипан, И. Чертяну. Неорганическая химия: Химия металлов: В 2 т. — М .: Изд. «Мир», 1971. — Т. 1. — 561 с.
• Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., Испр. / Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева; Под ред. Р. А. Лидин. — М.: Химия, 2000. 480 с .: ил. — ISBN 5-7245-1163-0.

Электрохимический ряд активности металлов

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H₂,W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

[править] Изотопы

Природный кадмий состоит из 6 устойчивых изотопов. Было выявлено 27 устойчивых радиоизотопов: Cd-113 с периодом полураспада 7,7 квадриллионов лет, Cd-109 с периодом полураспада 462,6 дней и Cd-115 с периодом полураспада 53,46 часов. Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 2,5 часов и большинство из них имеют период полураспада менее 5 минут. Этот элемент имеет 8 метастабильных состояний, самые стойкие из них: Cd-113 (T_½ 14,1 лет), Cd-115 (T_½ 44,6 дней) и Cd-117 (T½ 3,36 часов).

Изотопы кадмия имеют атомную массу в пределах от 96,935 Дн (Cd-97) до 129,934 Дн (Cd-138). Основной вид распада наиболее распространенного устойчивого изотопа Cd-112 — это захват электрона и его бета-излучения. Продуктом распада к операции является элемент 47 (серебро), а после — элемент 49 (индий).

Биологическая роль кадмия.

Кадмий обнаруживается в организмах практически всех животных (у наземных около 0,5 мг на 1 кг массы, а у морских – от 0,15 до 3 мг/кг). Вместе с тем его относят к наиболее токсичным тяжелым металлам.

Кадмий сосредотачивается в организме преимущественно в почках и печени, при этом содержание кадмия в организме к старости повышается. Он накапливается в виде комплексов с белками, которые участвуют в ферментативных процессах. Попадая в организм извне, кадмий оказывает ингибирующее действие на целый ряд ферментов, разрушая их. Его действие основано на связывании группы –SH цистеиновых остатков в белках и ингибировании SH-ферментов. Он может также ингибировать действие цинксодержащих ферментов, замещая цинк. Из-за близости ионных радиусов кальция и кадмия, он может замещать кальций в костной ткани.

Люди отравляются кадмием, употребляя воду, загрязненную кадмиесодержащими отходами, а также овощи и зерновые, растущие на землях, расположенных вблизи от нефтеперегонных заводов и металлургических предприятий. Особой способностью накапливать кадмий отличаются грибы. По некоторым сведениям, содержание кадмия в грибах может достигать единиц, десятков и даже 100 и более миллиграммов на кг собственной массы. Соединения кадмия есть среди вредных веществ, находящихся в табачном дыме (одна сигарета содержит 1–2 мкг кадмия).

Классическим примером хронического отравления кадмием является заболевание, впервые описанное в Японии в 1950-е и получившее название «итай-итай». Болезнь сопровождалась сильными болями в поясничной области, болью в мышцах. Появлялись и характерные признаки необратимого поражения почек. Были зафиксированы сотни смертельных исходов «итай-итай». Заболевание приняло массовый характер в силу высокой загрязненности окружающей среды в Японии в то время и специфики питания японцев – преимущественно рисом и морепродуктами (они способны накапливать кадмий в высоких концентрациях). Исследования показали, что заболевшие «итай-итай» потребляли до 600 мкг кадмия в сутки. В дальнейшем в результате мероприятий по охране окружающей среды, частота и острота синдромов, подобных «итай-итай» заметно снизилась.

В США была обнаружена зависимость между содержанием кадмия в атмосфере и частотой смертельных случаев от сердечно-сосудистых заболеваний.

Считают, что без вреда для здоровья в организм человека в сутки может поступать около 1 мкг кадмия на 1 кг собственного веса. В питьевой воде кадмия не должно содержаться более 0,01 мг/л. Противоядием при отравлении кадмием является селен, однако употребление продуктов, богатых этим элементом, приводит к понижению содержания серы в организме, и в этом случае кадмий снова становится опасным.

Елена Савинкина

[править] Химические свойства

По химическим свойствам кадмий подобен цинку, однако менее активен. При обычной температуре на воздухе поверхность металлического кадмия покрывается оксидной пленкой, которая затрудняет проведение реакций — большинство взаимодействий проходят при нагревании. При сжигании кадмия в струе кислорода образуется его оксид :

\mathrm {2Cd + O_2 \xrightarrow {325-350 ^ oC} 2CdO}

При контакте с водой кадмий пассивируется за появления гидроксидной пленки Cd(OH)₂, однако он активно разлагает перегретый водной пар:

\mathrm {Cd + H_2O \xrightarrow {\gt 350 ^ oC} CdO + H_2}

Кроме кислорода, металлический кадмий взаимодействует также с галогенами, серой, селеном, фосфором (с образованием примесей):

• \mathrm {Cd + Cl_2 \xrightarrow {450-500 ^ oC} CdCl_2}
• \mathrm {Cd + S \xrightarrow {\gt 350 ^ oC} CdS}
• \mathrm {3Cd + 2P \xrightarrow {600-680 ^ oC} Cd_3P_2}

Восстановительные свойства в кадмия слабее, чем в цинке, но он так же восстанавливает некоторые неметаллы из оксидов и металлы в их солях (в растворах):

• \mathrm {3Cd + SO_2 \xrightarrow {600-800 ^ oC} CdS + 2CdO}
• \mathrm {Cd + CuSO_4 \rightarrow CdSO_4 + Cu}
• \mathrm {Cd + 2FeCl_3 \rightarrow CdCl_2 + 2FeCl_2}

Кадмий может выступать в качестве комплексообразователя, координируя 3, 4 или 6 лигандов:

• \mathrm {2Cd + 8NaCN (conc.) + 2H_2O + O_2 \rightarrow 2Na_2 + 4NaOH}
• \mathrm {2Cd + 8NH_4OH (conc.) + O_2 \rightarrow 2 (OH) _2 + 2H_2O}

Химические свойства

Безводную соль получают нагреванием кристаллогидрата:

CdCl2⋅2,5H2O →120−170oC CdCl2+2,5H2O{\displaystyle {\mathsf {CdCl_{2}\cdot 2,5H_{2}O\ {\xrightarrow {120-170^{o}C}}\ CdCl_{2}+2,5H_{2}O}}}

С хлористым водородом и хлоридами щелочных металлов образует комплекс:

CdCl2+2HCl → H2CdCl4{\displaystyle {\mathsf {CdCl_{2}+2HCl\ {\xrightarrow {}}\ H_{2}}}}

CdCl2+2KCl → K2CdCl4↓{\displaystyle {\mathsf {CdCl_{2}+2KCl\ {\xrightarrow {}}\ K_{2}\downarrow }}}

Реагирует с горячей концентрированной серной кислотой:

CdCl2+H2SO4 →100oC CdSO4+2HCl↑{\displaystyle {\mathsf {CdCl_{2}+H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {100^{o}C}}\ CdSO_{4}+2HCl\uparrow }}}

Реагирует с щелочами:

CdCl2+2NaOH → Cd(OH)2+2NaCl{\displaystyle {\mathsf {CdCl_{2}+2NaOH\ {\xrightarrow {}}\ Cd(OH)_{2}+2NaCl}}}

Получение

Растворение металлического кадмия в соляной кислоте:

Cd+2HCl →τ CdCl2+H2↑{\displaystyle {\mathsf {Cd+2HCl\ {\xrightarrow {\tau }}\ CdCl_{2}+H_{2}\uparrow }}}

Реакция между простыми веществами:

Cd+Cl2 →450−500oC CdCl2{\displaystyle {\mathsf {Cd+Cl_{2}\ {\xrightarrow {450-500^{o}C}}\ CdCl_{2}}}}

Растворение оксида кадмия в соляной кислоте:

CdO+2HCl → CdCl2+H2O{\displaystyle {\mathsf {CdO+2HCl\ {\xrightarrow {}}\ CdCl_{2}+H_{2}O}}}

Реакция оксида кадмия и газообразным хлором:

2CdO+2Cl2 →500−600oC 2CdCl2+O2{\displaystyle {\mathsf {2CdO+2Cl_{2}\ {\xrightarrow {500-600^{o}C}}\ 2CdCl_{2}+O_{2}}}}

Примечания

1. ↑ Химическая энциклопедия: в 5 томах / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 280. — 671 с. — 100 000 экз.
2. . — Описание соединений кадмия, его открытия и т.п.. Дата обращения 16 мая 2010.
3. Кадмий // Казахстан. Национальная энциклопедия. — Алматы: Қазақ энциклопедиясы, 2005. — Т. III. — ISBN 9965-9746-4-0.
4. ВВЭР-1000: физические основы эксплуатации, ядерное топливо, безопасность / А.М.Афров, С.А.Андрушечко, В.Ф. Украинцев и др. — М.: Университетская книга, Логос, 2006. — С. 45.
5. . Решение Совета Евразийской экономической комиссии от 18 октября 2016 года N 113. Дата обращения 19 апреля 2019.
6. . — Кадмий на сайте «Справочник химика». Дата обращения 16 мая 2010.
7. ↑
8. . Интерфакс (4 июня 2010). Дата обращения 4 июня 2010.

Физиологическое действие

Кадмий и многие его соединения ядовиты (в больших концентрациях). Особенно опасным случаем является вдыхание паров его оксида (CdO). Вдыхание в течение 1 минуты воздуха с содержанием 2,5 г/м3 оксида кадмия, или 30 секунд при концентрации 5 г/м3 является смертельным. Кадмий является канцерогеном.

В качестве первой помощи при остром кадмиевом отравлении рекомендуется свежий воздух, полный покой, предотвращение охлаждения. При раздражении дыхательных путей — тёплое молоко с содой, ингаляции 2%-ным раствором NaHCO₃. При упорном кашле — кодеин, дионин, горчичники на грудную клетку, необходима врачебная помощь. Противоядием при отравлении, вызванном приёмом внутрь кадмиевых солей, служит альбумин с карбонатом натрия.

Острая токсичность

Пары кадмия, многие его соединения токсичны, что связано, в частности, с его способностью связывать серосодержащие ферменты и аминокислоты.

Симптомы острого отравления кадмием — рвота и судороги.

Хроническая токсичность

Кадмий — кумулятивный яд (способен накапливаться в организме).

Санитарно-экологические нормативы

В питьевой воде ПДК для кадмия 0,001 мг/дм³ (СанПиН 2.1.4.1074-01).

Механизм токсического действия

Механизм токсического действия кадмия заключается, по-видимому, в связывании карбоксильных, аминных и особенно сульфгидрильных групп белковых молекул, в результате чего угнетается активность ферментных систем.
Растворимые соединения кадмия после всасывания в кровь поражают центральную нервную систему, печень и почки, нарушают фосфорно-кальциевый обмен. Хроническое отравление приводит к анемии и разрушению костей.

Кадмий в норме в небольших количествах присутствует в организме здорового человека. Кадмий легко накапливается в быстроразмножающихся клетках (например, в опухолевых или половых). Он связывается с цитоплазматическим и ядерным материалом клеток и повреждает их. Он изменяет активность многих гормонов и ферментов. Это обусловлено его способностью связывать сульфгидрильные (-SH) группы.

[править] Опасность для здоровья

Кадмий — один из немногих элементов, не выполняющий конструктивных функций в человеческом организме. Этот элемент и его соединения являются чрезвычайно токсичными даже в незначительных концентрациях. Имеет свойство накапливаться в организмах и экосистемах.

Вдыхание кадмиевой пыли быстро приводит к заболеваниям, часто смертельным, дыхательных путей и почек (чаще всего — почечная недостаточность). Поглощение любого значительного количества кадмия вызывает немедленное поражение печени и почек. Соединения, содержащие кадмий также канцерогенны. Данные о канцерогенности кадмия ограничены. В опытах на животных не было зафиксировано роста числа опухолей из-за употребления кадмия. Такая тенденция наблюдалась только с вдыханием частиц пыли, содержащих неорганические соединения кадмия.

Отравление кадмием является причиной болезни, которая впервые была описана в Японии в 50-х годах XX века и получила название «Итай-итай» (что дословно означает «больно-больно»).

Общая информация

Простое вещество — кадмий. Мягкий ковкий металл, аллотропных модификаций НЕ мае..Густина 8,65, т-ра плавления 321,1 ° C, т-ра кипения — 766,5 ° C. Кларк К. — 1,35 · 10-35%. Реагирует с кислотами. Растворимые соединения ядовиты. Образует редкие минералы: гринокит CdS (77,7% Cd), отавит CdCO _3, кадмоселит CdSe, монтепонит CdO (87,5% Cd). Входит в виде изоморфной примеси в минералов цинка, особенно в сфалерита. Примесь Cd (тысячные доли%) является в гидротермальных рудах, где он присутствует в Сфалерит, галените и др., Главным образом сульфидных минералах. Повышенное содержание К. до 1,5% характерен для маложелезистого Сфалерит.

Во влажном воздухе покрывается защитной оксидацийного пленкой с CdO, при сильном нагревании сгорает до CdO. Галогенами легко оксидируется к галида. Растворяется в минеральных кислотах, в лугах не растворим. Реагирует с кислородом при нагревании, а также с кислотами.