Кадмий: влияние на организм человека. отравление тяжелыми металлами

Химические свойства неметаллов

Неметаллы проявляют окислительные свойства. Самый активный неметалл – фтор. Он бурно реагирует со всеми веществами, а некоторые реакции сопровождаются горением и взрывом. В атмосфере фтора горят даже вода и платина. Фтор окисляет кислород и образует фторид кислорода OF₂.

Неметаллы вступают в реакции со следующими веществами.

С металлами

3 F + 2 Al → 2 AlF₃ (нагревание)

S + Fe →FeS (нагревание)

С другими неметаллами

2 F₂ + C → CF₂ (нагревание)

S + O₂→ SO₂(нагревание)

Со сложными веществами

4 F₂ + CH₄→CH₃F + HF

3 O₂ + 4 NH₃→ 2 N₂ + 6 H₂O

Меньшей активностью обладают такие неметаллы как бор, графит, алмаз. Они могут проявлять восстановительные свойства.

2 C + MnO₂ → Mn + 2 CO

4 H₂ + Fe₃O₂ → 3 Fe + 4 H₂O

Таблица: соответствие проб разных систем

В зависимости от свойств и состава драгметалла определяют не только стоимость готовых изделий, но и правила обращения с ними. Например, чистый металл требует более бережного отношения, т. к. подвержен воздействию механических нагрузок. Украшения для мужчин и женщин могут содержать минимум аурума. При этом проба самая низкая.

Наилучший вариант – драгоценности, которые содержат 50-70% драгметалла. Это могут быть браслеты, серьги, кулоны в виде знака зодиака, обручальные кольца и даже деньги (когда существовала Золотая Орда, и позднее, на территории России была востребована чеканка монет).

Сегодня платежных систем множество, как и способов определения чистоты золота, влияющего на валюту: каратная, метрическая. Чтобы уметь самостоятельно определять пробу, нужно изучить таблицу.

Метрическая	Каратная	Золотниковая
1000/999	24	96
958	23	92
875	21	84
750	18	72
583/585	14	56
500	12	48
375	9	36

Драгоценные украшения

Нахождение в продуктах[править | править код]

ПДК кадмия в воде согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения» — 1 мкг/л

Ископаемый уголь, древесный уголь, ПЭТ тара, древесные гранулы пеллеты (до 0,5 мг/кг), рыба (0,2 мг/кг), какао-порошок (0,5 мг/кг), почки животных (1 мг/кг), рис (0,06 мг/кг), сигарета (0,002 мг/кг), пшеничный хлеб (0,03 мг/кг), маргарин (0,042 мг/кг), говядина/свинина (0,016 мг/кг), креветки (1,2 мг/кг).

Извлечение и представление

Развитие производства кадмия с течением времени

Кадмий получается исключительно как побочный продукт при выплавке цинка и в небольшой степени также при выплавке свинца и меди . Меньшие количества также производятся при переработке чугуна и стали .

Извлечение кадмия зависит от метода извлечения цинка. В случае сухого извлечения цинка кадмий сначала восстанавливается цинком. Поскольку кадмий имеет более низкую температуру кипения, чем цинк, он легче испаряется. В результате смесь кадмия и цинка испаряется из восстановительной емкости и в другом месте вступает в реакцию с кислородом с образованием оксида кадмия и цинка . Затем эта смесь смешивается с коксом в перегонной емкости, и кадмий отгоняется из цинка. Путем фракционной перегонки можно достичь более высокой чистоты кадмия.

При влажной экстракции цинка растворенные ионы кадмия восстанавливаются цинковой пылью и осаждаются. Образовавшийся кадмий окисляется кислородом до оксида кадмия и растворяется в серной кислоте. Из полученного таким образом раствора сульфата кадмия получают электролизом с алюминиевыми анодами и свинцовым катодом регенерированный особенно чистый электролит кадмий.

Вода, огонь…земля? И немного о пластичных металлах.

Продолжаю рассказ о работе над проектом «Ювелирное буриме». Для тех, кто не в курсе о проекте — предлагаю почитать две предыдущие записи в моем блоге:

Сейчас я начала работу с заготовками, полученными от моего основного партнера по проекту — замечательной девушки-ювелира Ирины Васильевой из Москвы. И заготовок у меня целых шесть. И они весьма и весьма необыкновенны. Ирина и ее муж работают и обучают работе с пластичными металлами в своей студии Metalclaystudio . И мне даже удалось побывать на их выездном петербургском мастер-классе. А проходил он в удивительно любимом мной месте рядом с моим домом — в старом здании завода им.Слуцкой на Кожевенной линии Васильевского острова. Об этом я уже писала в соцсетях, так что кто их читает — тот в курсе:). Все как я люблю: старый кирпич, потертая местами краска и самое главное — огромные окна с видом на залив, проходящие корабли и новенький мост.

А это наши все запеченные заготовки из пластичной бронзы c мастер-класса.

Отвлеклась я:).

Насчет пластичных металлов. У меня 4 заготовки из пластичной бронзы от Ирины. Не буду вдаваться в подробности. Но, коротко из материалов студии пластичных металлов Metalclaystudio.

«Металлическая глина — инновационный материал. Разработан был примерно в 1990 году в Японии металлургом из Mitsubishi Materials. Сам материал представлял собой пластичную серебряную глину 999 пробы.

К настоящему времени материал получил признание и огромную популярность у ювелиров. В США на одном из крупнейших ювелирных конкурсов есть отдельная категория по металлическим глинам, официально признанная ювелирным направлением.

Материал состоит из трех основных= компонентов: металлического порошка, органического пластификатора и дистиллированной воды.

«Алхимический процесс» имеет под собой очень простое физическое обоснование — это упрощенный вариант использования в гражданском секторе «порошковой металлургии». Самой технологии порошковой металлургии уже несколько тысяч лет — о ней известно со времен Древнего Египта. Данная технология идеально подходит для получения сложных по форме изделий, получаемых путем прессования и спекания, а не длительной механической обработки, фрезеровки и пр.».

Итак. Моя третья работа из серии «Движение и свет» в рамках проекта «Ювелирное буриме» — серьги «Хамелеон», созданные с использованием заготовки из пластичной бронзы в виде круга с силуэтом хамелеона и глазиком из хризолита.

Признаюсь, я долго не могла понять как мне из статично представленного «животного» сообразить «движение и свет». И вот вам мои рассуждения, основанные конечно на информации, почерпнутой из великой и огромной сети:).

Хамелеон — одна из самых необычных и красивых ящериц на планете.

Отличительная особенность хамелеонов – это глаза, покрытые сросшимися веками с небольшим отверстием для зрачка. Круговой обзор обеспечивается несогласованными движениями левого и правого глаза, что очень помогает в удачной охоте.

Самая интересная особенность хамелеона — изменение окраски и узора кожи.

Благодаря особенностям строения кожных слоев светлый хамелеон быстро становится желтым или зеленым, потом пурпурно-красным, вплоть до темно-коричневого или черного.

Зелёные цвета окраски появляются дополнительно в результате преломления лучей света в поверхностном слое кожи, содержащем кристаллы гуанина.

И кто после этого поспорит с тем, что хамелеон — это само движение и свет?

В итоге получились модные нынче современные серьги. Разные обе, как говорит моя дочь:). А почему они должны быть одинаковыми, вспоминаем слова Хундертвассера о носках. Шучу.

Бронза, латунь, серебро, хризолит, горячая эмаль на меди.

Необычные серьги из четырех металлов: бронза, латунь, медь и серебро. Одна — хамелеон как есть. Вторая — глаз хамелеона. Стиль… хм…сафари? Вижу их с платьем с анималистическим притом или с другой одеждой в стиле сафари. А вы?

Благодарю за внимание и конечно рада комментариям!

Где используется

Токсичность ограничивает, но не обнуляет достоинства металла. Его используют во всех сегментах, кроме пищепрома.

Промышленность

Здесь нашлось применение металлу как самостоятельной единице и компонента сплавов:

Антикоррозийные покрытия. Кадмирование обеспечивает самое прочное, цепкое соединение с основой. Применяется в экстремальных условиях: морская вода, тропики, щелочная среда.
Производство батарей, аккумуляторов для ракет.
Легирующая добавка к сплавам. Сплавы с кадмием пластичны, стойки к износу. Из них делают провода для линий электропередач, припои, подшипники для начинки морских и воздушных лайнеров. Сплавы используются при пайке стекла, металла, в огнетушителях.
Компонент полупроводников, пленок солнечных батарей.

Соли металла становятся пигментами (желтый цвет). Но это приветствуется не всегда.

Важнейшая сфера применения – атомный комплекс:

Кадмиевые стержни регулируют работу реактора.
Из него состоят экраны, отсекающие нейтронное излучение.

В лабораториях металл используется как реактив.

Другие отрасли

Хорошая теплопроводность в условиях запредельно низких температур сделала металл незаменимым в криотехнике.

Ювелиры добавляют кадмий к золоту, чтобы получить зеленоватые оттенки.

Полезное свойство вещества аккумулироваться раковыми клетками используется в противоопухолевой терапии.

Цена тонны кадмия на мировых рынках – $2,8-2,9 тыс.

Ограничения

Согласно Техническому регламенту Евразийского экономического союза и директиве Евросоюза, в изделиях сегмента электротехники и радиоэлектроники должно быть не более 0,01 % массовой доли кадмия.

Биологическое воздействие

Микродозы кадмия есть в биологических организмах: вещество содействует метаболизму.

https://youtube.com/watch?v=PjWz0ROaBeg

Токсичность

Однако металл, его растворимые соединения токсичны:

Наиболее ядовиты пары, запыленный, задымленный воздух.
Вещество накапливается человеческим организмом, растениями, грибами.
Тяжелый металл, его соединения провоцируют онкологию, угнетают работу гормональной, кровеносной, центральной нервной систем. Разрушаются кости.

По действию на организм напоминает ртуть, цинк, но токсичность вдвое-втрое превышает цинковую.

Нормы

Наличие металла в воде, продуктах питания регулируется санитарными стандартами РФ (мкг/кг):

говядина, свинина – 16;
хлеб – 30;
рис – 60;
рыба – 200;
какао – 500;
субпродукты – 1000.

Опасность отравления

Кадмиевая интоксикация актуальна для жителей мегаполисов и работников металлургических предприятий.

Симптомы отравления: расстройство ЖКТ (диарея, рвота), гастроэнтерит, почечные боли. Далее следует нервное возбуждение, судороги, обморок, паралич, остановка дыхания, смерть.

Профессиональное заболевание работников металлургических предприятий – хроническое отравление. Опознается по резкому истощению, ожирению печени, сердечной мышцы, воспалению почек.

При работе обязательно использование защитных средств.

Последствия отравления организма человека кадмием

Отравление ядовитым металлом способно вызвать опасные последствия для организма человека. Кадмий на долгое время остаётся в организме. Элемент оказывает пагубное действие на ткани костей, вымывая кальций. Это приводит к развитию остеомаляции, остеопороза. Патологии проявляются деформированием костей, искривлением позвоночника.

Дети, подвергающиеся отравлению металлом, нередко болеют энцефалопатией, нейропатией. У детей и взрослых наблюдаются нарушения в функционировании печени и почек. Токсическое действие ядовитого микроэлемента увеличивает риск злокачественного роста.

Кадмий и онкологические заболевания организма человека

При обследовании рабочих, находящихся в контакте с кадмием, установлена прямая связь отравления металлом и смертностью от злокачественных онкологических заболеваний лёгких. Точно просчитать такую зависимость нелегко, так как одновременно может происходить и отравление другими металлами, задействованными на производстве. В 1993 году МАИР установила высокую степень риска онкологических патологий для людей, контактирующих с металлом, а кадмий занесён в список канцерогенов.

Заболевание организма человека итай-итай

Патология заболевания организма человека итай-итай считается наиболее тяжёлым проявлением хронического отравления микроэлементом. Заболевание обнаружили в прошлом веке в Японии. Население в течение многих лет употребляло в пищу рис, который орошали речной водой, загрязнённой кадмием из рудника. Ядовитый микроэлемент поступал в организм в концентрации свыше 30 мкг. Патологии обнаруживались у женщин после 45 лет, имевших далеко не одну беременность, что приводило к истощению организма при недостатке кальция и витамина Д.

Заболевание итай-итай вызывает деформации скелета, боли в области поясницы, утиной походкой, сильным поражением почек.

Сплавы с другими металлами

Сплавы благородного металла образуются с двумя целями:

Изменить механические свойства золота, сделать его более прочным или, напротив, более хрупким и ковким.
Сэкономить запасы драгоценного металла.

Различные добавки в золото называются лигатурой. Цвет и свойства сплава зависят от того, какова химическая формула его составляющих. Так, серебро и медь значительно повышают твердость сплава, что позволяет использовать его для изготовления ювелирных изделий. А вот свинец, платина, кадмий, висмут и некоторые другие хим элементы делают сплав более хрупким. Несмотря на это, их часто используют для производства самых дорогих украшений, так как они существенно изменяют цвет изделия. Самые распространенные сплавы:

зеленое золото — сплав 75% золота, 20% серебра и 5% индия;
белое золото — сплав золота и платины (в соотношении 47:1) или золота, палладия и серебра в пропорции 15:4:1.
красное золото — сплав золота (78%) и алюминия (22%);
сплав золота и серебра в пропорции 3:1 (что интересно, сплав в любой другой пропорции приобретет белый цвет, и эти сплавы называются общим термином «электрон»).

Иными словами, в слитке или изделии 585 пробы содержится 58,5% золота. Золото высшей пробы, 999, считается чистым. Его для своих нужд использует только химия, так как этот металл слишком хрупкий и мягкий. 750 проба — самая популярная в ювелирной промышленности. Ее основные компоненты — серебро, медь, платина. На изделии обязательно должно стоять клеймо — цифровой знак, обозначающий пробу.

История открытия

Новый химический элемент, который был назван кадмием, открыл Фридрих Штромейер в 1817 году. Известный профессор химии, фармацевт занимался инспектирование аптек. В процессе прокаливании разных образцов карбоната натрия он отметил, что из некоторых представителей получается коричневый или оранжево-желтый оксид. При детальном изучении профессор обнаружил что он не содержит свинца и железа. Появление такого окраса он объяснил присутствием неизвестного элемента.

Практически в то же время, независимо от работ Штромейера, изучая соединения на основе цинка кадмий выделили К. Херман и И. Ролофф.

Свойства и характеристики

Чтобы понять, насколько важен металл для промышленности, где он может применяться, нужно изучить его свойства — физические, химические, механические.

Физические

Физические свойства кадмия:

Атомный номер — 48.
Строение — гексагональная решетка.
Температура плавления — 321°C.
Плотность — 8,65 кг/дм3.
Температура кипения — 765°C.
Электродный потенциал — 0,403 В.
Коэффициент термического расширения — 29,8·10-6.
Теплопроводность — 97,55 вт/(м·К) (при 0°C).
Максимальная прочность на растяжение — 64 Мн/м2.

Кадмий — мягкий, тяжелый, тягучий металл белого цвета с характерным металлическим блеском.

Металл кадмий

Химические

Свойства:

Валентность — 2.
Металл при пребывании на открытом воздухе покрывается оксидной пленкой.
Гидроксид не растворяется в щелочах.

Механические

Свойства:

Металл соединяют с цирконием, цинком для получения сплавов с улучшенными характеристиками.
Для увеличение механических свойств сплав дополняется редкоземельными металлами, которые выступают в роли легированных добавок.
Твердость по системе Бринелля — 20 НВ.

Цинк

Физические свойства

Кадмий — серебристо-белый мягкий тяжелый металл, тускнеющий на воздухе из-за образования защитной пленки. Плотность кадмия 8,65 г/см3, температура плавления кадмия 320,9 С, температура кипения 767°С. Если палочку чистого кадмия приложить к уху и изгибать, то слышится характерный треск, вызываемый трением кристаллов металла друг о друга. Это явление впервые было обнаружено у чистого олова и названо «криком олова». Интересно, что этим свойством обладают только чистые металлы, наличие примесей приводит к исчезновению этого явления.

Кадмий тверже олова, но мягче цинка, поэтому покрытия из кадмия противостоят механическому износу слабее цинка. Но есть у кадмиевых покрытий преимущество: они не отслаиваются от металла и вместе с ним могут подвергаться прокатке. При нагревании выше 80°С кадмий становится настолько хрупким, что его можно истолочь в порошок. Электрическая проводимость и теплопроводность кадмия примерно в 5 раз меньше, чем у серебра. Кадмий образует сплавы со многими металлами.

Ссылки Править

Периодическая система элементов

Uub

Uut

Uuq

Uup

Uuh

Uus

Uuo

Википедия Кадмий адрес
Викисловарь — адрес
Викицитатник — адрес
Викиучебник — адрес
Викитека — адрес
Викиновости — адрес
Викиверситет — адрес

Что такое сила трения в физике

Выделить Кадмий

и найти в:

Список ru-вики
Вики-сайты на русском языке

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

Причины отравления кадмием

Отравление тяжелыми металлами чаще всего происходит у детей, диабетиков, беременных и кормящих женщин, людей, злоупотребляющих курением. В Японии интоксикация организма кадмием происходит в результате употребления загрязненного риса. В этом случае развивается апатия, поражаются почки, кости размягчаются и деформируются.

Промышленно развитые районы, в которых располагаются нефтеперерабатывающие и металлургические предприятия, славятся тем, что там почва загрязнена кадмием. Если в таких местах выращивают растительную продукцию, то велика вероятность того, что произойдет отравление тяжелыми металлами.

Элемент в больших количествах может накапливаться в табаке. Если сырье высушивается, то содержание металла резко увеличивается. Поступление в организм кадмия происходит как при активном, так и при пассивном курении. Возникновение рака легких напрямую зависит от содержания в дыме металла.

Чем опасен кадмий

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 — один из самых токсичных тяжелых металлов отнесен ко 2-му классу опасности — «высокоопасные вещества». Как и многие другие тяжелые металлы, кадмий имеет отчетливую тенденцию к накоплению в организме — период его полувыведения составляет 10-35 лет. К 50 годам его общее весовое содержание в теле человека может достигать 30-50 мг. Главным «хранилищем» кадмия в организме служат почки (30-60% всего количества) и печень (20-25%). Остальной кадмий находится в поджелудочной железе, селезенке, трубчатых костях, других органах и тканях. В основном кадмий находится в организме в связанном состоянии — в комплексе с белком-металлотионеином (являющимся, таким образом естественной защитой организма, по последним данным альфа-2 глобулин также связывает кадмий), и в таком виде он менее токсичен, хотя и далеко не безвреден. Даже «связанный» кадмий, накапливаясь годами способен привести к неприятностям со здоровьем, в частности к нарушению работы почек и повышенной вероятности образования почечных камней. К тому же часть кадмия остается в более токсичной ионной форме. Кадмий химически очень близок к цинку и способен замещать его в биохимических реакциях, например, выступать как псевдоактиватор или, наоборот, ингибитор содержащих цинк белков и ферментов (а их в организме человека более двухсот).

характеристики

Слиток кристаллического кадмия

Спектр газового разряда кадмия

Физические свойства

Кадмий — это блестящий серебристый металл с плотностью 8,65 г / см³. Он мягкий ( твердость по Моосу 2), пластически деформируемый, его можно разрезать ножом, а также растянуть на проволоку и выколотить на листья.

Кадмий затвердевает исключительно в гексагональной кристаллической системе в пространственной группе P 6 ₃ / mmc (пространственная группа № 194) . Параметры решетки чистого кадмия: a = 0,2979 нм (соответствует 2,98 Å ) и c = 0,5617 нм (соответствует 5,62 Å) с 2 формульными единицами на элементарную ячейку . Как и в случае с оловом , при изгибе кадмия средней чистоты возникают типичные шумы (это называется криком олова для олова ). Полированный кадмий теряет свой блеск через несколько дней на воздухе, даже если он более устойчив к коррозии, чем цинк. В газированном воздухе образует серо-белое покрытие, содержащее углекислый газ . При нагревании до высокой температуры он горит от красновато-желтого пламени, образуя коричневатый дымящийся оксид кадмия CdO.

Из-за своей высокой токсичности CdO исследовали США как боевое химическое средство во время Второй мировой войны .

Химические свойства

В химических соединениях он обычно двухвалентен. По химическому составу он похож на цинк , но имеет тенденцию образовывать комплексные соединения с координационным числом 4. На воздухе кадмий образует потемнение поверхности в результате окисления . В щелочной среде , поверхность не растворяется в серной кислоте и соляной кислоты трудным и азотной кислоты растворимы.

[править] Получение

Мировое производство кадмия в начале XXI века составляет около 20 млн т. Из них страны Азии дают 45 %, Америки — 25 %, Европы — 27 %.

Основные источники кадмия — промежуточные продукты цинкового производства, пыль свинцовых и медеплавильных заводов. Сырье обрабатывают концентрированной серной кислотой и получают CdSO₄ в растворе. Из раствора Cd выделяют, используя цинковую пыль:

\mathrm {CdSO_4 + Zn \rightarrow Cd + ZnSO_4}

Полученный металл очищают переплавкой под слоем щелочи для удаления примесей цинка и свинца. Кадмий высокой чистоты получают электрохимическим рафинированием с промежуточным очисткой электролита.

Химические свойства элемента

Pd как химический элемент интересен тем, что представляет собой металл, электронная конфигурация которого является предельно заполненной: эта характеристика палладия означает, что металл имеет высокую химическую стойкость. Он не реагирует с водой, гидратом аммиака, щелочами и кислотами, если последние являются разбавленными. При обычных температурных условиях Pd на воздухе ведет себя устойчиво, окисление кислородом начинается при уровне температуры в 300 °C, при этом в ходе реакции получается оксид палладия (II). При дальнейшем нагревании свыше 850 °C образовавшийся ранее оксид снова распадается на металл и кислород, а сам палладий становится вновь устойчивым к процессу окисления.

Электронная формула внешней оболочки атома палладия имеет вид 4d10, на внешней орбите элемента располагается 18 электронов – она полностью заполнена. Именно эта особенность объясняет «нежелание» элемента вступать в реакции при нормальных условиях даже с фтором. Одновременно Pd считают самым активным из всех платиноидов. В соединениях чаще всего он двухвалентен, но может образовывать и трех- и четырех валентные соединения.

При комнатной температуре может идти реакция металла с влажным хлором, образуя хлористый палладий. При аналогичных условиях идет реакция с влажным бромом. С серой, мышьяком, кремнием, а также сильными окислителями, к числу которых относится и фтор, реакция возможно только при нагревании свыше 500 °C. Pd активно поглощает водород, который после этого находится в металле в виде атомов. Особенность реакции такова, что при комнатной температуре 1 объем металла поглощает более 900 объемов водорода – именно это свойство позволило использовать палладий при изготовлении автомобильных нейтрализаторов. На сегодняшний день 70% от годовой добычи элемента расходуется автомобильной промышленностью.

https://youtube.com/watch?v=DCwdOghEMtU

Валентность элемента в соединениях может быть разной, поэтому можно получить двух- и трехвалентные оксиды палладия, одно-, двух- и четырехвалентные его сульфиды, а также другие соли и соединения, относящиеся к комплексным.