IL CADMIO

CARATTERISTICHE GENERALI

Il cadmio è un elemento piuttosto raro in natura (circa 0,2 ppm nella crosta terrestre) dove non esiste libero, ma si trova nei minerali dello zinco (e in minor misura del piombo e del rame), soprattutto nella blenda (come solfuro), in quantità variabili tra lo 0,1 e il 2% circa. Esistono anche alcuni rari minerali del cadmio quali il solfuro (greenockite) e il carbonato basico (otavite).

Il cadmio fu scoperto in Germania nel 1817 da F. Stromejer in un campione del minerale calamina. E’ un metallo bianco-argenteo, abbastanza tenero, molto duttile e malleabile. A temperatura ambiente viene attaccato facilmente dagli acidi (anche deboli), si discioglie nelle soluzioni concentrate dei sali di ammonio con formazione di un complesso, reagisce con ammoniaca e con biossido di zolfo, e all'aria umida perde la propria lucentezza ricoprendosi lentamente di uno strato superficiale di ossido che lo protegge da un attacco in profondità. A temperature elevate brucia all'aria formando l'ossido, reagisce con vapor d'acqua, si combina direttamente con lo zolfo, con gli alogeni e con fosforo e arsenico.

Tutti i composti del cadmio (e anche il metallo in polvere o come vapore) presentano una forte tossicità per l'uomo e gli animali.

COMPOSTI

Il cadmio presenta nei suoi composti stabili (generalmente di tipo ionico) il numero di ossidazione +2. Lo ione Cd²⁺ ha una certa tendenza a formare ioni complessi (a numero di coordinazione 2, 4 e 6) con leganti quali per esempio lo ione cianuro, l'ammoniaca, l'acqua e altri.

L'ossido di cadmio (CdO) si può ottenere dalla combustione del metallo o per calcinazione del nitrato o del carbonato. E’ facilmente riducibile a metallo con carbone o idrogeno, è solubile negli acidi e in ammoniaca, insolubile negli idrossidi alcalini. Ha impieghi nei bagni di cadmiatura galvanica, nelle batterie al nichel-cadmio e come pigmento nei vetri.

L'idrossido di cadmio [Cd(OH)₂] si può otte­nere come precipitato aggiungendo idrossido di sodio a una soluzione di nitrato di calcio; è insolubile negli idrossidi alcalini, solubile in aci­di e nei sali di ammonio.

Il solfuro di cadmio (CdS) è una polvere giallo-arancio, solubile in ammoniaca e insolubile in acqua e negli acidi diluiti a freddo. E’ molto impiegato come pigmento, sia come tale (giallo cadmio) sia mescolato al solfato di bario o di zinco a costituire i cosiddetti litoponi di cadmio (rossi di cadmio).

Il nitrato [Cd(NO₃)₂], il solfato (CdSO₄) e il cloruro (CdCl₂) esistono sia anidri che in diverse forme idrate e trovano applicazione nelle batterie al nichel-cadmio e nella cadmiatura galvanica.

UTILIZZO

Più del 50% della produzione di cadmio metallico viene utilizzato nella cadmiatura quale protezione superficiale di materiali metallici. Un minor consumo di cadmio si ha in leghe speciali, come quelle a basso punto di fusione a base di cadmio, bismuto, stagno, piombo e indio (impiegate per dispositivi di sicurezza antincendio), quelle a base di cadmio, nichel, rame e argento, utilizzate per cuscinetti, quelle a base di cadmio e zinco impiegate nella saldatura dell'alluminio. Il cadmio metallico è impiegato anche come materiale di schermo nei reattori nucleari e nelle batterie alcaline al nichel-cadmio.

PRODUZIONE

Il cadmio viene sempre ottenuto come sottoprodotto della metallurgia dello zinco, del piombo e del rame. Nel caso del processo elettrolitico per la produzione dello zinco, il minerale di zinco viene arrostito e disciolto in acido solforico. Il precipitato iniziale della soluzione è ricco in rame, mentre il successivo è ricco in cadmio; quest'ultimo viene leggermente ossidato all'aria e quindi disciolto in acido solforico. Da questa soluzione si precipita nuovamente con polvere di zinco un cadmio all'80%, che viene ossidato e disciolto in acido solforico; la soluzione è infine inviata all'elettrolisi per separare al catodo un cadmio al 96% ca.

Nel processo termico di produzione dello zinco, il minerale viene arrostito per eliminare parte dello zolfo e quindi calcinato in presenza di cloruri; i fumi, nei quali si concentra il cadmio, vengono raccolti e disciolti in acido solforico; la soluzione è trattata con polvere di zinco che precipita cadmio al 70% circa; quest'ultimo viene purificato mediante distillazione.