Cadmium als Element - Technische Daten

Chemische Eigenschaften

Cadmium ist ein metallisches Element der 2. Nebengruppe des Periodensystems. Es existieren 6 natürliche Isotope (¹⁰⁶Cd - ¹¹⁶Cd). Daneben sind noch künstliche Isotope (¹⁰³Cd - ¹¹⁹Cd) mit Halbwertszeiten von 2,7 Minuten bis 14 Jahren bekannt. Cadmium ist ein silberweißes, glänzendes, ziemlich weiches und plastisch verformbares Metall, das man mit dem Messer anschneiden, zu Drähten ziehen und zu Blättchen aushämmern kann. Cadmium bildet einatomige Dämpfe und kristallisiert hexagonal. An der Luft verliert blank gefeiltes Cadmium nach einigen Tagen seinen Glanz. Bei starkem Erhitzen verbrennt das Metall an der Luft mit roter Flamme zu einem braunen Rauch von Cadmiumoxid, der wie alle Cadmiumverbindungen äußerst giftig ist. Cadmium löst sich in Salpetersäure rasch, in Salzsäure und Schwefelsäure langsamer auf. Das völlig reine Metall wird von Säuren offenbar kaum angegriffen. In seinen Verbindungen ist das Schwermetall Cadmium – ebenso wie das eng verwandte Zink, zweiwertig.

Physiologie

Der Körper des Erwachsenen enthält ca. 30 mg Cadmium, das ein nicht-essentielles Element ist. Im Organismus wird es an Metallothionein gebunden transportiert. Die orale Aufnahme von löslichen Cadmium-Salzen kann Erbrechen und Störungen im Gastrointestinaltrakt, Leberschädigungen und Krämpfe, die Inhalation von Cadmiumdämpfen Reizung der Luftwege und Kopfschmerzen verursachen. Chronische Vergiftungen geben sich durch Anosmie, Gelbfärbung der Zahnhälse, Anämie und Wirbelschmerzen, in fortgeschrittenem Stadium durch Knochenmarkschädigungen und Osteoporose zu erkennen. Vermehrt ist Cadmium in Verruf gekommen seit dem Auftreten der – mit schweren Skelettveränderungen einhergehenden und oft letal endenden – Itai Itai-Krankheit in Japan. Besonders bedenklich ist die Kumulation des Cadmium in Leber und Nieren. Bei Rauchern wurden etwa doppelt so hohe Gehalte wie bei Nichtrauchern festgestellt. Mit der Nahrung nimmt der Mensch täglich max. 0,03 mg Cadmium auf. Da ein krebserzeugendes Potential vermutet wird, das jedoch bisher nicht schlüssig bewiesen ist, wurden Cadmium und einige seiner Verbindungen 1983 in die MAK-Liste aufgenommen.

Vorkommen

In der Erdrinde gehört Cadmium mit einem Gehalt von ca. 5·10^–5% zu den seltenen Metallen. In der Zinkblende ist es zu 0,1–0,5% und im Galmei bis zu 5% enthalten. Das wichtigste Mineral ist der Greenockit, ein weniger wichtiges Otavit in Namibia. In winzigen Mengen ist Cadmium heute ubiquitär. Auf dem Festland ist die Cadmium-Verteilung eine Folge der Emission aus Industrieanlagen, insbesondere Zinkhütten, Eisen- und Stahlwerken, aber auch aus Müllverbrennungsanlagen und Braunkohlenkraftwerken.

Herstellung

Cadmium wird fast ausschließlich als Nebenprodukt der Zink-, daneben auch der Blei- und Kupfer-Gewinnung produziert, indem Cadmium-reiche Flugstäube oder Zementate elektrolysiert werden. Wenn auch Cadmium nur in relativ kleinen Mengen verbraucht wird, ist die Rückgewinnung (Recycling), z.B. aus Ni-Cd-Batterien, als eine Maßnahme zur Verringerung der Umweltbelastung anzusehen. Im Handel ist Cadmium in Reinheiten von 99,5 bis 99,9999%.

Verwendung

In Batterien (Ni-Cd und Ag-Cd) gehen heute rd. 35% des Cadmium-Verbrauchs der wichtigsten Industrieländer. Als Korrosionsschutz für Eisen u.ä. Metalle werden 25–30% verbraucht: durch elektrolytische Abscheidung aus Cyanid-haltigen Cadmium-Salzlsg. bzw. mit Hilfe von Cadmium-Anoden, oder durch Vacuum-Bedampfung erzeugte Cadmium-Überzüge schützen bereits in einer Dicke von 0,008 mm gegen Korrosion. 25–30% der jährlichen Cadmium-Proder werden für Cadmium-Pigmente und Cadmiumseifen als Stabilisatoren für PVC verwendet, rund 5% für Cadmium-Legierungen, die Anwendung als Lagerwerkstoffe, Lote und niedrig schmelzende Legierungen (Schmelzlegierungen) finden, und der Rest für andere Zwecke, z.B. in der Kerntechnik als Brems- und Regelstäbe in Reaktoren (¹¹³Cd hat einen besonders großen Einfangquerschnitt für Neutronen). Die Verwendung von Cadmium und seinen Salzen in Kosmetik und Pflanzenschutz ist verboten.

Geschichtliches

Cadmium wurde 1817 von Stromeyer im Zinkoxid entdeckt und Cadmium genannt, nach griech.: cadmeia = Zinkerz (Galmei).

Quellangaben

• Quelle: Römpp-Chemielexikon; 10 Auflage (1996), S. 563
• Verfasser: Hg