Cadmio - Cd

Cadmio: caratteristiche, composti, utilizzo e metodo di produzione del Cadmio

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, 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 è 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.

Cadmio: composti

Il cadmio presenta nei suoi composti stabili (generalmente con legame 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 di cadmio [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.

Cadmio: 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.

Cadmio: metodo di produzione

Il cadmio viene ottenuto come sottoprodotto nella produzione di zinco, piombo e 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% circa.

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.