تويت
كدميوم Cadmium - Cadmium
الكدميوم
الكدميوم cadmium معدن ذو لون أبيض فضي رمزه الكيمياوي Cd، والطبقة الإلكترونية ما قبل الخارجية في ذرته شبه مشبعة (18 إلكتروناً) في حين تحوي الطبقة الخارجية إلكترونين s مع إشباع المدارات الداخلية d، ويوجد في الفصيلةII Bّّ (أو 2 ا) تحت الزنك في الجدول الدوري.
يشبه الكدميوم في سلوكه الكيمياوي عناصر المعادن القلوية الترابية[ر: القلويات الترابية (العناصر ومركباتها)] وخاصة المغنـزيوم Mg [ر]، فدرجة أكسدته +2، ولا يأخذ درجة أكسدة أعلى من ذلك بسبب ارتفاع كمون التأين الثالث اللازم لإبعاد إلكترون d، كما أن أكسيده صعب الانحلال في الماء، ويشكل الكدميوم أملاحاً كثيرة تشبه أملاح المغنـزيوم من حيث البنية البلورية والتركيب، كما يشكل مركبات ألكيلية مماثلة للمركبات التي يشكلها المغنـزيوم. وفعاليته أضعف، كما هو متوقع، من المعادن القلوية الترابية إذ إن نصف قطره أصغر وشحنة نواته أكبر.
اكتشفه عام 1817 الألماني فريدريك ستروماير (1776-1835) Friedrich Stromeyer إذ حصل على ثلاثة غرامات منه بإجراء عمليات كيمياوية معقدة على فلز كبريتيد الزنك المشوب بكبريتيد الكدميوم.
يختلف الكدميوم عن المعادن القلوية الترابية بصعوبة انحلال كبريتيده CdS، وبكون أكسيده ذا خواص أساسية أضعف، وبميله إلى تشكيل معقدات complexes خاصة معقدات نشادرية وسيانيدية. درجة انصهاره 320.9 ْ س ودرجة غليانه 767 ْ س منخفضتان ويعزى ذلك إلى بنيته الإلكترونية ((18+2) إلكتروناً) التي لا تساعد على تكوين رابطة معدن ـ معدن في الحالة الحرة.
عدده الذري 48، ووزنه الذري 112.41 (مقدراً بواحدة الكتل الذرية)، كتلته الحجمية 8.64غ/سم3، نصف قطره 1.56 (أنغستروم)، طاقة التبخر عند الدرجة 25 س تساوي 26.97 كيلو حريرة/مول. كمون التأين الأول (إلكترون فلط) 8.99، الثاني 16.905، الكمون النظامي (التحول إلى Cd2+) يساوي -0.403 فلط.
وجوده في الطبيعة واستحصاله
يشكل الكدميوم 5 ×10-4 من القشرة الأرضية وزناً. وهو يرافق الزنك في البلند ZnS [ر. الزنك] بشكل كبريتيد الكدميوم لتشابههما الكبير. ويحصل عليه من هذا الفلز ناتجاً ثانوياً إذ يتقطّر قبل الزنك (درجة غليان الزنك 906 ْ س).
يكون الكدميوم الحاصل على شكل بخار، يكثف فيما بعد وينقى بالتقطير. وبتنقية محلول كبريتات الزنك (الذي سيحلّل كهربائياً فيما بعد) يكون الكدميوم على شكل كبريتات ويرسَّب من المحلول بإضافة مسحوق الزنك إليه:
CdSO4 + Zn ZnSO4 +Cd
يذاب الكدميوم المرسب في حمض الكبريت H2SO4 ويحلّل كهربائياً بالطريقة السابقة نفسها، وتبلغ نقاوته 99.99%.
وهو معدن لين يمكن قطعه وطرقه وسحبه بسهولة، بنيته الإلكترونية [Kr] 4d10 5s2 حيث [Kr] تدل على البنية الإلكترونية للغاز الخامل الكربتون.
يستعمل الكدميوم في صناعة البطاريات القلوية[ر: خلية النيكل- كدميوم] وفي المفاعلات النووية لميله الكبير إلى التفاعل مع النترونات، إذ تستخدم قضبانه لتنظيم سير التفاعل النووي المتسلسل. كما يدخل في تركيب العديد من السبائك. وتزيد إضافة الكدميوم إلى النحاس من متانة النحاس مع المحافظة على ناقليته الكهربائية العالية، فيستخدم في صناعة الأسلاك الكهربائية التي تتعرض للاحتكاك المستمر، كما أن إضافته إلى سبيكة القصدير والرصاص المستعملة في صنع أحرف الطباعة تزيد من أمد استعمال هذه الأحرف. وتستعمل بعض مركبات الكدميوم، خاصة منها الكبريتيد، لصنع أصبغة معدنية.
خواصه الكيمياوية
يشبه الكدميوم الزنكَ في خواصه الكيمياوية، فهو لا يتأثر بالأكسجين أو الهواء الجاف في الدرجة العادية من الحرارة. إلا أنه بالتسخين يحترق الكدميوم مكوِّناً CdO البني اللون. وهو يتفاعل مع الكبريت بشدة إلا أنه يلزم التسخين لبدء التفاعل. أما مع الماء فهو لا يفكِّك الماء مع أنه أشد كهرجابية من الهدروجين، والمرجح أنه يحدث بدء تفاعل يؤدي إلى تكوّن طبقة عازلة من الأكسيد تمنع استمرار التفاعل:
Cd + H2O CdO + H2
إلا أنه يتفاعل مع الحموض مطلقا ًالهدروجين، خاصة مع حمض الكبريت وحمض كلور الماء، وينحل في حمض الآزوت الذي يتفاعل معه كمؤكسِد.
أكسيد الكدميوم البني اللون ذو خواص أساسية واضحة فهو لا ينحل إلا في الحموض مكوناً أملاح الشاردة Cd2+.
يحصل على الهدروكسيد Cd(OH)2 بإضافة هدروكسيد قلوي إلى محلول أحد أملاح الكدميوم، فيترسب بشكل كتلة هلامية بيضاء. وهو يتميز، كالأكسيد الموافق، بصفات أساسية فقط. ويشكِّل مع النشادر مركباً معقداً ذواباً في الماء:
Cd(OH)2 + 4NH4 OH [Cd(NH3)4] (OH)2 + 4H2O
محاليل أملاح الكدميوم لا لون لها. الكبريتات والنترات جيدة الانحلال في الماء. أما أملاح الحموض اللاعضوية الضعيفة فصعبة الانحلال.
إن أملاح هاليدات الشاردة Cd2+ ذات درجة تأين ضعيفة، بخلاف نترات وكبريتات الكدميوم التي تكاد تكون كاملة التأين في المحاليل.
للكدميوم العديد من المعقدات[ر: المعقَّد] مثل K2[CdCl4] وK2[(Cd(CN)4].
تستحضر ألكيلات الكدميوم CdR2 بتفاعل CdBr2 بروميد الكدميوم مع كواشف غرينيار مثل CH3MgBr في الإيتر، ومركبات الأريل بتفاعل CdBr2 مع أريلات الليثيوم في المحل نفسه. وثنائي ألكيلات الكدميوم أقل تطايراً وأقل فعالية من مركبات الزنك المماثلة.
غدير زيزفون
الكدميوم
الكدميوم cadmium معدن ذو لون أبيض فضي رمزه الكيمياوي Cd، والطبقة الإلكترونية ما قبل الخارجية في ذرته شبه مشبعة (18 إلكتروناً) في حين تحوي الطبقة الخارجية إلكترونين s مع إشباع المدارات الداخلية d، ويوجد في الفصيلةII Bّّ (أو 2 ا) تحت الزنك في الجدول الدوري.
يشبه الكدميوم في سلوكه الكيمياوي عناصر المعادن القلوية الترابية[ر: القلويات الترابية (العناصر ومركباتها)] وخاصة المغنـزيوم Mg [ر]، فدرجة أكسدته +2، ولا يأخذ درجة أكسدة أعلى من ذلك بسبب ارتفاع كمون التأين الثالث اللازم لإبعاد إلكترون d، كما أن أكسيده صعب الانحلال في الماء، ويشكل الكدميوم أملاحاً كثيرة تشبه أملاح المغنـزيوم من حيث البنية البلورية والتركيب، كما يشكل مركبات ألكيلية مماثلة للمركبات التي يشكلها المغنـزيوم. وفعاليته أضعف، كما هو متوقع، من المعادن القلوية الترابية إذ إن نصف قطره أصغر وشحنة نواته أكبر.
اكتشفه عام 1817 الألماني فريدريك ستروماير (1776-1835) Friedrich Stromeyer إذ حصل على ثلاثة غرامات منه بإجراء عمليات كيمياوية معقدة على فلز كبريتيد الزنك المشوب بكبريتيد الكدميوم.
يختلف الكدميوم عن المعادن القلوية الترابية بصعوبة انحلال كبريتيده CdS، وبكون أكسيده ذا خواص أساسية أضعف، وبميله إلى تشكيل معقدات complexes خاصة معقدات نشادرية وسيانيدية. درجة انصهاره 320.9 ْ س ودرجة غليانه 767 ْ س منخفضتان ويعزى ذلك إلى بنيته الإلكترونية ((18+2) إلكتروناً) التي لا تساعد على تكوين رابطة معدن ـ معدن في الحالة الحرة.
عدده الذري 48، ووزنه الذري 112.41 (مقدراً بواحدة الكتل الذرية)، كتلته الحجمية 8.64غ/سم3، نصف قطره 1.56 (أنغستروم)، طاقة التبخر عند الدرجة 25 س تساوي 26.97 كيلو حريرة/مول. كمون التأين الأول (إلكترون فلط) 8.99، الثاني 16.905، الكمون النظامي (التحول إلى Cd2+) يساوي -0.403 فلط.
وجوده في الطبيعة واستحصاله
يشكل الكدميوم 5 ×10-4 من القشرة الأرضية وزناً. وهو يرافق الزنك في البلند ZnS [ر. الزنك] بشكل كبريتيد الكدميوم لتشابههما الكبير. ويحصل عليه من هذا الفلز ناتجاً ثانوياً إذ يتقطّر قبل الزنك (درجة غليان الزنك 906 ْ س).
يكون الكدميوم الحاصل على شكل بخار، يكثف فيما بعد وينقى بالتقطير. وبتنقية محلول كبريتات الزنك (الذي سيحلّل كهربائياً فيما بعد) يكون الكدميوم على شكل كبريتات ويرسَّب من المحلول بإضافة مسحوق الزنك إليه:
CdSO4 + Zn ZnSO4 +Cd
يذاب الكدميوم المرسب في حمض الكبريت H2SO4 ويحلّل كهربائياً بالطريقة السابقة نفسها، وتبلغ نقاوته 99.99%.
وهو معدن لين يمكن قطعه وطرقه وسحبه بسهولة، بنيته الإلكترونية [Kr] 4d10 5s2 حيث [Kr] تدل على البنية الإلكترونية للغاز الخامل الكربتون.
يستعمل الكدميوم في صناعة البطاريات القلوية[ر: خلية النيكل- كدميوم] وفي المفاعلات النووية لميله الكبير إلى التفاعل مع النترونات، إذ تستخدم قضبانه لتنظيم سير التفاعل النووي المتسلسل. كما يدخل في تركيب العديد من السبائك. وتزيد إضافة الكدميوم إلى النحاس من متانة النحاس مع المحافظة على ناقليته الكهربائية العالية، فيستخدم في صناعة الأسلاك الكهربائية التي تتعرض للاحتكاك المستمر، كما أن إضافته إلى سبيكة القصدير والرصاص المستعملة في صنع أحرف الطباعة تزيد من أمد استعمال هذه الأحرف. وتستعمل بعض مركبات الكدميوم، خاصة منها الكبريتيد، لصنع أصبغة معدنية.
خواصه الكيمياوية
يشبه الكدميوم الزنكَ في خواصه الكيمياوية، فهو لا يتأثر بالأكسجين أو الهواء الجاف في الدرجة العادية من الحرارة. إلا أنه بالتسخين يحترق الكدميوم مكوِّناً CdO البني اللون. وهو يتفاعل مع الكبريت بشدة إلا أنه يلزم التسخين لبدء التفاعل. أما مع الماء فهو لا يفكِّك الماء مع أنه أشد كهرجابية من الهدروجين، والمرجح أنه يحدث بدء تفاعل يؤدي إلى تكوّن طبقة عازلة من الأكسيد تمنع استمرار التفاعل:
Cd + H2O CdO + H2
إلا أنه يتفاعل مع الحموض مطلقا ًالهدروجين، خاصة مع حمض الكبريت وحمض كلور الماء، وينحل في حمض الآزوت الذي يتفاعل معه كمؤكسِد.
أكسيد الكدميوم البني اللون ذو خواص أساسية واضحة فهو لا ينحل إلا في الحموض مكوناً أملاح الشاردة Cd2+.
يحصل على الهدروكسيد Cd(OH)2 بإضافة هدروكسيد قلوي إلى محلول أحد أملاح الكدميوم، فيترسب بشكل كتلة هلامية بيضاء. وهو يتميز، كالأكسيد الموافق، بصفات أساسية فقط. ويشكِّل مع النشادر مركباً معقداً ذواباً في الماء:
Cd(OH)2 + 4NH4 OH [Cd(NH3)4] (OH)2 + 4H2O
محاليل أملاح الكدميوم لا لون لها. الكبريتات والنترات جيدة الانحلال في الماء. أما أملاح الحموض اللاعضوية الضعيفة فصعبة الانحلال.
إن أملاح هاليدات الشاردة Cd2+ ذات درجة تأين ضعيفة، بخلاف نترات وكبريتات الكدميوم التي تكاد تكون كاملة التأين في المحاليل.
للكدميوم العديد من المعقدات[ر: المعقَّد] مثل K2[CdCl4] وK2[(Cd(CN)4].
تستحضر ألكيلات الكدميوم CdR2 بتفاعل CdBr2 بروميد الكدميوم مع كواشف غرينيار مثل CH3MgBr في الإيتر، ومركبات الأريل بتفاعل CdBr2 مع أريلات الليثيوم في المحل نفسه. وثنائي ألكيلات الكدميوم أقل تطايراً وأقل فعالية من مركبات الزنك المماثلة.
غدير زيزفون