Úvod
Kadmium (Cd) je měkký, kujný a toxický těžký kov s modrobílým leskem. Jeho protonové číslo je 48 a v periodické tabulce se řadí do 12. skupiny, mezi přechodné kovy, spolu se zinkem a rtutí. Svým vzhledem připomíná zinek, je však měkčí a lze jej krájet nožem. V přírodě se nevyskytuje v čisté formě. Získává se téměř výhradně jako vedlejší produkt při rafinaci zinkových, olověných a měděných rud. Jeho hlavní využití je dnes v dobíjecích nikl-kadmiových bateriích (Ni-Cd), ale dříve se hojně používal i pro antikorozní pokovování a jako pigment.
Vlastnosti
Kadmium (Cd), s atomovým číslem 48, je měkký, kujný a tažný kov stříbřitě bílé barvy s charakteristickým modravým nádechem. Nachází se ve 12. skupině periodické tabulky, chemicky se velmi podobá zinku, pod kterým je umístěn. Na vlhkém vzduchu se pomalu pokrývá šedou vrstvou oxidu, která ho chrání před další korozí. Vyznačuje se relativně nízkou teplotou tání 321 °C a varu 767 °C. Ve sloučeninách vystupuje téměř výhradně v oxidačním stavu +2. Kadmium a všechny jeho sloučeniny jsou vysoce toxické, karcinogenní a bioakumulativní, což představuje vážné ekologické riziko.
Vznik názvu
Původ názvu kadmia sahá k latinskému slovu „cadmia“, které je odvozeno z řeckého „kadmeia“. Tímto slovem se ve starověku označoval minerál kalamín (uhličitan zinečnatý). Právě v něm bylo kadmium v roce 1817 objeveno jako nečistota. Samotný název „kadmeia“ odkazuje na thébskou zemi, pojmenovanou po mytologickém hrdinovi Kadmovi.
Objev
Objev kadmia je přisuzován německému chemikovi Friedrichu Stromeyerovi, který jej identifikoval v roce 1817. Při inspekci uhličitanu zinečnatého si povšiml, že některé vzorky při zahřívání žloutnou, což naznačovalo přítomnost nečistoty. Podařilo se mu z této nečistoty izolovat nový kovový prvek. Pojmenoval ho „cadmium“ podle latinského názvu „cadmia fornacum“ (pecní ruda), což byl starý název pro kalamín. Téměř současně a nezávisle na něm prvek objevil i Karl Samuel Leberecht Hermann. Zpočátku se prvek využíval hlavně pro výrobu stálých a jasných pigmentů, především kadmiové žluti (sulfid kademnatý).
Výskyt v přírodě
Kadmium se v přírodě téměř nikdy nevyskytuje jako ryzí prvek. Jeho hlavním a prakticky jediným komerčním zdrojem jsou zinkové rudy, především sfalerit (ZnS), kde nahrazuje atomy zinku. Samostatný minerál kadmia, greenockit (CdS), je velmi vzácný. Získávání kadmia je tedy vedlejším produktem metalurgie zinku, olova a mědi. Během pražení rud se kadmium mění na oxid. Díky své vyšší těkavosti oproti zinku se při destilačních procesech odpařuje dříve a kondenzuje v úletovém prachu. Z tohoto prachu je následně izolováno pomocí frakční destilace nebo elektrolytickými postupy do vysoké čistoty.
Využití
Kadmium je měkký, stříbřitě bílý kov, jehož vlastnosti nalezly široké uplatnění v průmyslu. Historicky bylo klíčové pro výrobu nikl-kadmiových (Ni-Cd) dobíjecích baterií, které napájely přenosnou elektroniku. Jeho sloučeniny poskytují stabilní a zářivé pigmenty, jako je kadmiová žluť a červeň, ceněné v uměleckých barvách a plastech. Díky vynikající odolnosti vůči korozi se používá jako ochranný povlak na oceli, zejména v leteckém průmyslu. Slouží také jako pohlcovač neutronů v jaderných reaktorech. V přírodě nemá pro vyšší organismy žádnou esenciální funkci, ale některé mořské rozsivky ho dokáží využít jako náhradu zinku.
Sloučeniny
Člověk vyrábí širokou škálu sloučenin kadmia pro specifické účely. Sulfid kademnatý (CdS) je základem slavné kadmiové žluti a používá se v fotorezistorech. Selenid kademnatý (CdSe) tvoří červené pigmenty a je klíčový pro výrobu kvantových teček, zatímco telurid kademnatý (CdTe) je důležitým materiálem pro tenkovrstvé solární panely. Oxid kademnatý nachází uplatnění v galvanických lázních a hydroxid kademnatý tvoří aktivní hmotu elektrod v Ni-Cd akumulátorech. V přírodě se kadmium vyskytuje především jako příměs v zinkových rudách. Jeho nejvýznamnějším minerálem je greenockit, přírodní forma sulfidu kademnatého.
Zajímavosti
Kadmium je vysoce toxický těžký kov, který se v těle kumuluje, především v ledvinách a játrech, s biologickým poločasem rozpadu až několik desítek let. Je spojováno s jednou z nejznámějších nemocí z průmyslového znečištění, japonskou nemocí „itai-itai“ („to bolí, to bolí“), která způsobovala křehnutí kostí a selhání ledvin. Významně se hromadí v některých plodinách, jako je tabák nebo rýže, a proto mají kuřáci v těle výrazně vyšší hladiny tohoto prvku než nekuřáci. Z fyzikálního hlediska je zajímavé, že tento kov je natolik měkký, že ho lze krájet nožem.
